eng
Содержание
Предисловие
Глава 1. Микроструктура
1.1.
Особенности микроструктуры
1.1.1.
Связь структуры и свойств.
1.1.2.
Масштаб микроструктуры
1.1.2.1.
Визуальные наблюдения
1.1.2.2.
Оптическая микроскопия
1.1.2.3.
Электронная микроскопия
1.1.2.4.
Как “увидеть” атом.
1.1.3.
Параметры микроструктуры
1.1.3.1.
Размер зерна
1.2.
Кристаллография и кристаллическая структура
1.2.1.
Межатомная связь
1.2.1.1.
Ионная связь
1.2.1.2.
Ковалентная связь
1.2.1.3.
Металлы и полупроводники
1.2.1.4.
Поляризационные силы
1.2.2.
Кристаллическая и аморфные структура
1.2.3.
Кристаллическая решетка
1.2.3.1.
Элементарные ячейки и точечные решетки
1.2.3.2.
Пространственные группы
1.2.3.3.
Индексы Миллера и единичные векторы
1.2.3.4.
Стереографическое проектирование
1.3.
Атомно-силовой микроскоп
Заключение
Литература
Примеры
Цементит
Керамическая окись алюминия
Построение стереографических проекций
Задачи
Глава 2. Дифракционный анализ кристаллической структуры
2.1.
Рассеивание излучения кристаллами
2.1.1.
Уравнение Лауэ и закон Брэгга
2.1.2.
Разрешенные и запрещенные максимумы
2.2.
Обратное пространство
2.2.1.
Построение ограничивающей сферы
2.2.2.
Векторное представление закона Брэгга
2.2.3.
Обратная решетка
2.2.3.1.
Обратная элементарная ячейка
2.3.
Рентгеновские дифракционные методы
2.3.1.
Рентгеновский дифрактометр
2.3.2.
Рассеяние порошками и поликристаллами
2.3.3.
Дифракция Лауэ на монокристалле
2.3.4.
Метод вращения монокристалла
2.4.
Дифракционный анализ
2.4.1.
Атомное рассеивание
2.4.2.
Рассеивание элементарной ячейкой
2.4.3.
Структурный коэффициент в комплексной плоскости
2.4.4.
Интерпретация интенсивности рефлексов
2.4.5.
Ошибки и предположения
2.5.
Дифракция электронов
2.5.1.
Волновые свойства электронов
2.5.1.1.
Ограничивающая сфера
2.5.2.
Кольцевые картины, пятна и лауэграммы
2.5.3.
Диаграммы Кикучи и их интерпретация
Заключение
Список литературы
Примеры
Порошкообразный никель
Керамическая окись алюминия a-Al2O3
Многослойное нанометровое покрытие Al/TiN/Ti/SiO2
Задачи
Глава 3. Оптическая микроскопия
3.1.
Геометрическая оптика
3.1.1.
Формирование оптического изображения
3.1.2.
Разрешение оптического микроскопа
3.1.2.1.
Изображение точечного источника Аббэ
3.1.2.2.
Изображение дифракционной решетки
3.1.2.3.
Разрешение и числовая апертура
3.1.3.
Глубина резкости и фокусная глубина
3.2.
Конструкция микроскопа
3.2.1.
Источник света и конденсор
3.2.2.
Образец
3.2.3.
Выбор объектива
3.2.4.
Регистрация изображения
3.2.4.1.
Монокулярное и бинокулярное изображение
3.2.4.2.
Фотографирование
3.2.4.3.
Телевизионные камеры и цифровая регистрация
3.3.
Подготовка образца
3.3.1.
Резка
3.3.2
Установка и шлифование
3.3.3.
Полировка и методы травления
3.3.3.1.
Стали и сплавы цветных металлов
3.3.3.2.
Пластичные металлы и сплавы
3.3.3.4.
Композиционные материалы
3.4.
Контрастность изображения
3.4.1.
Отражение и поглощение света
3.4.2.
Контрастность изображения в светлом и темном полях
3.4.3
Оптическая анизотропия и поляризованный свет
3.4.3.1.
Поляризация света и его анализ
3.4.3.2.
Оптический клин 45о.
3.4.3.3.
Белый свет и пластинка чувствительного оттенка
3.4.3.4.
Отражение поляризованного света
3.4.4.
Метод фазового контраста
3.4.5.
Интерференция и интерференционная микроскопия
3.4.5.1.
Двухлучевая интерференция
3.4.5.2.
Интерференционная микроскопия
3.4.5.3.
Методы многолучевой интерференции
3.5.
Разрешение, контрастность и интерпретация изображения
Заключение
Литература
Примеры
Сталь 1040
Задачи
Глава 4. Электронная микроскопия
4.1.
Основные принципы
4.1.1.
Волновые свойства электронов
4.1.1.1.
Электростатическая и электромагнитная фокусировка
4.1.1.2.
Толстые и тонкие электромагнитные линзы
4.1.1.3.
Разрешение и фокусировка
4.1.2.
Разрешение и аберрация линз
4.1.2.1.
Дифракционные ограничения разрешающей способности
4.1.2.2.
Сферическая аберрация
4.1.2.3.
Хроматическая аберрация
4.1.3.
Сравнение просвечивающего и сканирующего микроскопов
4.1.3.1.
Формирование изображения
4.1.3.2.
Глубина резкости и фокусная глубина
4.1.3.3.
Форма и размеры образца
4.1.3.4.
Требования к вакууму
4.1.3.5.
Напряжение и стабильность тока
4.2.
Просвечивающая электронная микроскопия
4.2.1.
Подготовка образца
4.2.1.1.
Механическая обработка
4.2.1.2.
Электрохимическое травление
4.2.1.3.
Ионная бомбардировка
4.2.1.4.
Напыление металлических и углеродных покрытий
4.2.1.5.
Метод реплик
4.2.1.6.
Подготовка поверхности
4.2.2.
Природа контрастности
4.2.2.1.
Массовая контрастность
4.2.2.2.
Дифракционный контраст и дефекты кристаллической решетки
4.2.2.3.
Фазовый контраст и изображение решетки
4.2.3.
Кинематическая интерпретация контрастности дифрактограммы
4.2.3.1.
Кинематическая теория дифракции электронов
4.2.3.2.
Амплитудно-фазовые диаграммы
4.2.3.3.
Дефекты решетки
4.2.3.4.
Дефекты упаковки и границы близнецов
4.2.3.5.
Краевая и винтовая дислокации
4.2.3.6.
Точечные дефекты и деформации когерентности
4.2.4.
Динамическая дифракция и эффекты поглощения
4.2.4.1.
Дислокации
4.2.4.2.
Количественный анализ контрастности
4.2.5.
Изображение атомной решетки
4.2.5.1.
Функция контрастности
4.2.5.2.
Компьютерное моделирование изображения решетки
4.2.5.3.
Интерпретация изображения решетки
4.3.
Сканирующая электронная микроскопия
4.3.1.
Взаимодействие электронного пучка с образцом
4.3.1.1.
Условия фокусировки пучка
4.3.1.2.
Неупругое рассеивание и поглощение энергии
4.3.2.
Возбуждение рентгеновского излучения
4.3.2.1.
Возбуждение характеристического рентгеновского излучения
4.3.4.
Возбуждение вторичных электронов
4.3.3.
Отражение электронов
4.3.4.
Эмиссия вторичных электронов
4.3.4.2.
Создание изображения вторичными электронами
4.3.5.
Альтернативные способы создания изображения
4.3.5.1.
Катодолюминисценция
4.3.5.2.
Ток электронного пучка
4.3.6.
Подготовка образца и его топология
4.3.6.1.
Нанесение покрытия для увеличения контрастности
4.3.6.2.
Фрактография и анализ разрушения
4.3.6.3.
Стереоскопическое изображение
4.3.6.4.
Измерение параллакса
Заключение
Литература
Примеры
Поликристаллическая керамика Al2О3.
Многослойное нанопокрытие Al/TiN/Ti/SiO2.
Задачи
Глава 5. Микроанализ в электронной микроскопии
5.1.
Рентгеновский микроанализ
5.1.1.
Возбуждение характеристического рентгена
5.1.1.1.
Отношение сигнал/шум
5.1.1.2.
Предел разрешения
5.1.2.
Регистрация характеристического рентгена
5.1.2.1.
Анализ длин волн и дисперсии
5.1.2.2.
Анализ распределения по энергии
5.1.2.3.
Регистрация длинноволнового рентгена
5.1.3.
Количественный анализ состава
5.1.3.1.
Влияние атомного номера на поглощение
5.1.3.2.
Флюоресценция
5.1.3.3.
Микроанализ тонких пленок
5.2.
Анализ энергетических потерь электронов
5.2.1.
Спектр энергетических потерь электронов
5.2.2.
Предел разрешающей способности
5.2.3.
Количественный анализ энергетических потерь
5.2.3.1.
Параллельный анализ энергетических потерь
5.2.4.
Анализ структуры вблизи границы полосы поглощения
5.2.5.
Анализ структуры вдали от границы полосы поглощения
Заключение
Литература
Примеры
Керамическая окись алюминия
Конструкционная сталь 1040.
Задачи
Глава 6. Химический анализ поверхностного состава
6.1.
Фотоэлектронная рентгеновская спектроскопия
6.1.1.
Влияние глубины
6.1.2.
Химическая связь
6.1.3.
Требования к оборудованию
6.1.4.
Применение
6.2.
Анализ оже-электронов
6.2.1.
Пространственное разрешение и эффект глубины
6.2.2.
Регистрация спектра
6.2.3.
Определение химической связи
6.2.4.
Количественный оже-анализ
6.2.5.
Определение профиля
6.2.6.
Оже-изображение
6.3.
Масс-спектрометрия вторичных ионов
6.3.1.
Чувствительность и разрешение
6.3.2.
Калибровка и количественный анализ
6.3.3.
SIMS-изображение
Заключение
Литература
Примеры
Многослойное нанопокрытие Al/TiN/Ti/SiO2.
Задачи
Глава 7. Количественный анализ микроструктуры
7.1.
Стереология
7.1.1.
Изотропия и анизотропия
7.1.2.
Гомогенность и негомогенность
7.1.3.
Подготовка образка и разрезание
7.2.
Доступные и недоступные параметры
7.2.1.
Доступные параметры
7.2.1.1.
Объемные доли фаз
7.2.1.2.
Размер частиц и зерен
7.2.2.
Недоступные параметры
7.2.2.1.
Отношение длины к толщине
7.2.2.2.
Размер и распределение по ориентации
7.3.
Оптимизация точности
7.3.1.
Размер образца и время регистрации
7.3.2.
Разрешение и ошибки
7.3.3.
Влияние толщины
7.3.4.
Угол наблюдения
7.3.5.
Плотность дислокаций
7.4.
Автоматизированный анализ изображения
7.4.1.
Цифровая регистрация изображения
7.4.2.
Статистическая значимость
Заключение
Литература
Примеры
Керамическая окись алюминия
Керамика Pb(Mg1/3Nb2/3)O3.
Задачи
Глава 8.
1.
Сканирующий туннельный микроскоп
2.
Атомно-силовой микроскоп.
3.
Метод акустической эмиссии.
Дополнение
Д.1. Новые методы исследования и контрастирования в оптической микроскопии.
Д.2. Лазерная сканирующая микроскопия
Д.3. Люминесцентная микроскопия
Приложения