BF-电子显微技术与应用-徐柏森杨静 东南大学出版社 9787564170912 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐柏森杨静 著

图书标签:

• 电子显微技术
• 生物物理学
• 材料科学
• 纳米技术
• 显微成像
• 东南大学出版社
• BF-电子显微技术与应用
• 徐柏森
• 杨静
• 9787564170912

店铺： 华裕京通图书专营店

出版社： 东南大学出版社

ISBN：9787564170912

商品编码：29781375113

包装：平装-胶订

出版时间：2017-05-01

图书基本信息
图书名称	电子显微技术与应用	作者	徐柏森杨静
定价	40.00元	出版社	东南大学出版社
ISBN	9787564170912	出版日期	2017-05-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装-胶订

内容简介

徐柏森、杨静编*的这本《电子显微技术与应用》结合科学前沿的发展动态，对当今的电镜技术进行了归纳和总结，介绍了编者们在电镜技术研究中的创新技术、技术和标准技术等成果。 本书与其它电镜书籍的区别在于侧重显微新技术在资源再生利用和生物环境保护方面的应用。它既可供从事电镜工作的专业人员和有关人员参考，也可满足于农林、化工、医学等高等院校本科生和研究生的学习需要。

作者简介

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目录

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文摘

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序言

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《微观世界的探索者：电子显微镜原理、技术与前沿应用》 引言 人类对世界的认知，从仰望星空到探索微观，始终伴随着对未知的好奇与追求。肉眼所见的宏观世界固然精彩，但隐藏在物质结构深处的微观世界，更是塑造我们赖以生存的物质基础，蕴藏着无穷的奥秘。电子显微镜，作为一项革命性的成像技术，彻底突破了光学显微镜的衍射极限，将我们带入了一个前所未有的微观维度，让我们得以窥探原子、分子乃至更精细的结构，极大地推动了科学研究和技术发展的进程。 本书旨在全面深入地介绍电子显微技术的核心原理、关键技术及其在各个前沿领域的广泛应用。我们将从电子显微镜的基本构成入手，详细解析不同类型显微镜的工作机制，并重点阐述电子与物质相互作用的物理过程。在此基础上，本书将深入探讨电子显微技术的成像原理、图像形成过程以及分辨率的限制因素。随后，我们将聚焦于现代电子显微技术的关键发展，包括高分辨率成像、三维重构、样品制备技术以及先进的分析方法。最后，本书将以前沿应用为导向，展示电子显微镜在材料科学、生命科学、物理学、化学、地质学、半导体工业等众多学科领域的杰出贡献，并展望该技术未来的发展趋势。 第一章：电子显微镜的基本原理 本章将为读者构建电子显微技术的基础认知。我们将首先追溯电子显微镜的发明历程，简要回顾其对科学发展的历史性意义。接着，我们将详细解析电子显微镜的核心组成部分，包括电子枪（作为电子束的源）、电磁透镜（用于聚焦和控制电子束）、样品室（放置待观察样品）以及探测器（用于收集和记录相互作用产生的信号）。 在此基础上，我们将深入探讨电子与物质相互作用的物理机制。当高能电子束轰击样品时，会发生一系列复杂的相互作用，产生多种信号，如透射电子、散射电子、二次电子、俄歇电子、X射线等。这些信号携带着样品微观结构、元素组成、晶体结构等丰富信息。本章将详细阐述不同信号的产生机理，以及它们如何被不同类型的电子显微镜所利用。 第二章：扫描电子显微镜（SEM） 扫描电子显微镜（SEM）以其易于操作、样品制备相对简单、能够提供高分辨率的表面形貌图像等优点，成为应用最广泛的电子显微镜之一。本章将聚焦SEM的成像原理，重点介绍二次电子（SE）成像和背散射电子（BSE）成像。SE成像主要反映样品表面的形貌特征，提供三维立体的视觉效果，适用于观察微观结构的细节。BSE成像则与样品的原子序数有关，原子序数高的区域反射更多的背散射电子，呈现出明暗对比，可用于分析样品的元素组成分布。 本章还将介绍SEM的关键技术，包括电子束扫描方式、信号放大和显示技术。我们还将讨论影响SEM分辨率的因素，例如电子枪的能量、电子束的直径、探测器的灵敏度以及样品表面的导电性等。此外，本章将对不同类型的SEM进行简要介绍，如带有能量色散X射线谱仪（EDS）或波长色散X射线谱仪（WDS）的SEM，这些附件极大地拓展了SEM的分析能力，使其能够进行元素定性和定量分析。 第三章：透射电子显微镜（TEM） 透射电子显微镜（TEM）是能够实现原子级分辨率成像的电子显微镜。与SEM不同，TEM中的电子束穿过极薄的样品，通过分析穿透的电子束的衍射和散射信息来形成图像。本章将深入解析TEM的成像原理，包括明场像、暗场像和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）成像。明场像提供样品整体的透射信息，暗场像则可以突出特定晶体的衍射点，从而显示晶界、位错等结构缺陷。 HRTEM是TEM中最具代表性的技术，能够直接观察到原子排列的图像，是研究晶体结构、晶界、点缺陷等微观结构的“金标准”。本章将详细介绍HRTEM的成像原理，包括像差的校正和图像的解释。此外，我们还将探讨TEM在电子衍射分析中的应用，通过分析电子衍射花样，可以确定样品的晶体结构、晶向和晶格常数。本章还将简要介绍其他类型的TEM，如扫描透射电子显微镜（STEM），它结合了SEM和TEM的优点，能够实现高分辨率的形貌和成分分析。 第四章：电子显微镜的样品制备技术 高质量的样品制备是获得清晰、可靠的电子显微图像的前提。不同类型的电子显微镜以及不同性质的样品，都需要相应的制备方法。本章将系统介绍各种电子显微镜的样品制备技术。 对于SEM，样品制备相对简单，通常包括样品固定、干燥、导电处理（对于绝缘样品）和粘贴。我们将介绍不同的固定剂和干燥方法，以及金属喷镀、碳膜覆盖等导电处理技术。 对于TEM，样品制备则更为复杂，需要将样品制备得足够薄，以便电子束能够穿透。本章将详细介绍几种关键的TEM样品制备技术，包括： 超薄切片技术（Ultramicrotomy）： 适用于生物样品和聚合物等软材料，使用专门的超薄切片机将样品切割成纳米尺度的薄片。 离子减薄技术（Ion Milling）： 适用于金属、陶瓷等硬材料，利用惰性气体离子束对样品表面进行溅射，从而获得极薄的样品。 聚焦离子束（FIB）技术： 结合了离子束的刻蚀能力和电子束的成像能力，能够实现纳米尺度的精确样品制备，尤其适用于制备特定区域的薄片，以及三维重构的前期工作。 化学腐蚀和电解抛光： 用于金属材料，通过化学反应或电化学反应去除表面氧化层或突出特定结构。 本章还将讨论样品制备过程中可能遇到的问题，以及如何克服这些问题，例如制备过程中的形变、污染、伪影等，并强调样品制备技术与后续成像和分析结果的紧密联系。 第五章：电子显微镜的图像分析与解读 获得高质量的电子显微图像只是第一步，如何有效地分析和解读这些图像，从中提取有价值的信息，是电子显微技术应用的关键。本章将聚焦于电子显微图像的分析与解读。 我们将从图像的基本特征入手，例如分辨率、对比度、景深等，并介绍如何优化图像参数以获得最佳的成像效果。对于SEM图像，我们将介绍如何分析样品的形貌特征，例如表面粗糙度、颗粒尺寸、孔隙率、裂纹等，并学习如何利用不同成像模式（SE与BSE）来获得互补的信息。 对于TEM图像，我们将重点介绍如何分析晶体结构，例如晶格条纹的间距和方向，如何识别和分析晶界、位错、孪晶等晶体缺陷，以及如何利用电子衍射花样来确定晶体结构和取向。 本章还将介绍更高级的图像分析技术，例如： 图像处理技术： 包括降噪、对比度增强、锐化等，用于改善图像质量和突出细节。 定量图像分析： 例如颗粒尺寸分布分析、孔隙率计算、相含量测量等，通过软件工具对图像进行量化分析。 三维重构技术： 利用连续的电子显微图像或不同角度的扫描图像，通过计算机算法重建样品的真实三维结构，这对于理解复杂的三维形貌和内部结构至关重要。 第六章：电子显微技术在材料科学中的应用 材料科学是电子显微技术应用最广泛的领域之一，它为理解和设计新型材料提供了强大的工具。本章将重点介绍电子显微技术在材料科学中的各类应用。 金属材料： SEM和TEM被广泛用于研究金属材料的微观结构，如晶粒尺寸、晶界特征、相分布、位错和析出物等。这对于理解金属的力学性能、塑性变形机制、断裂行为以及热处理过程至关重要。例如，利用TEM可以观察合金中的沉淀相，从而指导合金的设计以获得更好的强度和韧性。 半导体材料： 在半导体器件的研发和失效分析中，电子显微镜发挥着不可替代的作用。SEM用于检查芯片表面的缺陷、裂纹和连接问题，而TEM则可以深入到纳米尺度，观察器件内部的层状结构、界面质量、杂质分布以及缺陷对器件性能的影响。 聚合物和纳米材料： SEM和TEM能够清晰地展示聚合物的微观结构，如球晶、无定形区、填料分布等。对于纳米材料，电子显微镜是表征其形貌、尺寸、分散性和结构的关键手段，例如碳纳米管、石墨烯、量子点等。 陶瓷材料： 陶瓷材料的脆性使其在加工和分析中具有挑战性，但电子显微镜能够揭示其晶粒生长、晶界相、孔隙分布等微观特征，为提高陶瓷的性能提供指导。 复合材料： 电子显微镜能够清晰地观察复合材料中增强相与基体之间的界面形貌、结合情况以及增强相的分布，这对理解复合材料的力学性能和失效机理至关重要。 第七章：电子显微技术在生命科学中的应用 电子显微镜为我们展现了生命世界的微观奇迹，揭示了细胞、组织和生物大分子的精细结构，极大地推动了生命科学的发展。本章将详细介绍电子显微技术在生命科学中的重要应用。 细胞生物学： TEM是研究细胞超微结构的金标准，可以清晰地观察到细胞器（如线粒体、内质网、高尔基体、核糖体等）的形态和内部结构，揭示细胞生命活动的场所和机制。SEM则可以观察细胞表面的形态、微绒毛、纤毛等结构，研究细胞间的相互作用。 病理学与诊断： 在疾病研究中，电子显微镜可以观察病变组织的细胞和分子水平的变化，有助于疾病的诊断和机理研究。例如，在病毒感染研究中，TEM可以直接观察到病毒颗粒的形态和在细胞内的复制过程。 生物材料与组织工程： 电子显微镜在生物材料的表面形貌、孔隙结构、与细胞的相互作用等方面提供关键信息，这对于设计和开发新型的生物相容性材料和组织工程支架至关重要。 生物大分子成像： 随着技术的发展，TEM和冷冻电镜（Cryo-EM）等技术能够实现对蛋白质、核酸等生物大分子的三维结构解析，这在揭示蛋白质的功能、药物设计以及分子机制研究中具有革命性意义。 第八章：电子显微技术的其他前沿应用 除了材料科学和生命科学，电子显微技术还在众多其他领域展现出强大的应用潜力。本章将介绍电子显微技术在其他前沿领域的应用。 物理学： 在凝聚态物理研究中，电子显微镜被用于研究晶体的缺陷、磁畴结构、超导材料的微观形貌等，为理解材料的物理性质提供微观层面的解释。 化学： 电子显微镜可以用于催化剂的形貌表征，观察催化剂的活性位点、颗粒大小和分布，以及反应过程中的结构变化，有助于催化剂的设计和优化。 地质学： 电子显微镜在矿物学、岩石学研究中用于分析矿物的成分、结构、成因以及微观蚀变过程，帮助理解地球的形成和演化。 法医学： 在法医鉴定中，电子显微镜可以用于分析微量物证，如纤维、弹头微粒、爆炸残留物等，提供重要的鉴定信息。 环境科学： 电子显微镜可以用于分析环境污染物，如空气中的微粒、水体中的微生物、土壤中的重金属等，为环境监测和治理提供依据。 考古学： 电子显微镜可以用于分析古代文物，如陶瓷、金属器、壁画等，揭示其制作工艺、材料成分以及材料的劣化情况，为文物保护和研究提供支持。 第九章：电子显微技术的未来发展趋势 电子显微技术仍在不断进步，新的技术和方法层出不穷。本章将展望电子显微技术的未来发展趋势。 更高分辨率和更强分析能力： 随着电子光学和探测器技术的不断提升，未来电子显微镜的分辨率有望进一步提高，接近甚至达到原子探针断层成像（APT）的水平。同时，能量损失谱（EELS）、X射线成像等分析技术将更加集成化和高灵敏化，实现更精细的元素和化学态分析。 三维成像和原位观察： 三维成像技术将更加成熟和便捷，能够更全面地展现样品的真实结构。原位观察技术，例如在电镜内进行加热、冷却、拉伸、电化学反应等，将使我们能够在动态过程中观察微观结构的变化，揭示材料和生物体系的演化机制。 人工智能（AI）与大数据在电子显微学中的应用： AI将在图像处理、缺陷识别、结构解析、数据分析等方面发挥越来越重要的作用，提高分析效率和准确性。大数据分析也将有助于从海量的电子显微图像数据中挖掘出更深层次的规律。 低能耗和绿色电子显微技术： 随着对环境影响的关注，发展低能耗、更环保的电子显微技术将成为一个重要的方向。 更广泛的交叉应用： 电子显微技术将与物理、化学、材料、生物、医学、工程等学科更加紧密地结合，催生新的研究领域和技术突破。 结语 电子显微技术作为一门集物理学、光学、电子学、材料学和计算机科学于一体的交叉学科，为我们探索微观世界提供了强大的武器。从基础原理到前沿应用，本书力图全面而深入地介绍电子显微技术的核心内容，希望能为广大科研人员、工程技术人员以及相关专业的学生提供有益的参考。我们相信，随着技术的不断发展，电子显微镜将继续在科学研究和技术创新中扮演越来越重要的角色，为人类认识世界、改造世界贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种偏向于物理化学交叉研究背景的学者而言，理解电子束与物质相互作用的深层次机理至关重要。我发现这本书在理论深度上远超一般操作手册的范畴。它没有止步于“如何操作设备”，而是深入探讨了例如电子束沉积（E-beam Lithography）过程中的蒙特卡洛模拟、不同加速电压下电子能量损失谱（EELS）中峰形的细微变化如何反映化学价态的改变等高阶议题。书中关于电子束诱导沉积和刻蚀的章节，尤其令我眼前一亮，它不仅描述了现象，还探讨了光子、自由基等中间产物在过程中的动力学行为，这对于我们在设计纳米器件时优化刻蚀速率和侧壁光滑度具有直接的指导意义。读完这部分内容，我感觉自己对电子束作为一种“纳米级探针”的理解达到了一个新的高度，能够更精确地预测和控制束流与材料的相互作用，这对于开发新型二维材料的界面工程技术至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本关于电子显微技术与应用的著作，从我这个初入此领域的研究生视角来看，简直就是一本雪中送炭的指南。我记得刚开始接触扫描电镜（SEM）时，那些复杂的成像原理和参数设置简直让人头疼欲裂，各种缩写和专业术语如同迷雾一般。这本书的厉害之处就在于，它没有将理论生硬地堆砌，而是通过大量详实、贴近实际操作的案例，将抽象的物理过程具象化。比如，书中对不同衬度机制的解析，尤其是二次电子和背散射电子信号如何反映样品表面的形貌和成分差异，讲解得极为透彻。我尤其欣赏它对“陷阱”的预警，书中明确指出了新手在样品制备、真空度控制以及图像采集过程中最容易犯的错误，并提供了立竿见影的解决方案。我个人在使用透射电镜（TEM）进行高分辨晶格衬度分析时，常常为如何精确校准阿列式图，并正确解读布拉格反射斑点而苦恼，而这本书的配套图示和步骤分解，让我茅塞顿开，感觉自己不再是孤军奋战，而是有位经验丰富的导师在旁边手把手地指导。它不仅仅是本工具书，更像是一本帮你建立系统性思维的教科书，让我对如何设计一个有效的显微观察实验有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文质量，可以说达到了教科书的顶级水准，阅读体验极为舒适流畅。我习惯于深度阅读，对书籍的逻辑结构和术语一致性有很高的要求。这本书在章节间的递进关系处理得非常巧妙，从基础的光学放大原理、电子束的产生与聚焦，到复杂的多束动态衍射理论，过渡自然，很少出现逻辑上的断层或概念上的跳跃。尤其值得称赞的是，书中对高阶像差的修正技术，如球差校正，讲解得既有深度又不失趣味性，通过生动的比喻解释了如何利用六极子透镜来补偿那些原本限制分辨率的物理瓶颈。我发现，很多中文教材在引用国际前沿成果时，要么是翻译腔过重，要么是生硬地堆砌公式，而这本书明显是经过了专业人士的精心组织和润色的，其语言既严谨又富有学术美感。对于需要撰写综述或项目申请书的读者来说，书中那些详实的数据图表和严谨的参考文献引用格式，本身就是极好的范本。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，我立刻感受到一股浓厚的工程实践气息，它完全摆脱了那种只谈理论不落地的学究气。作为一个在材料失效分析一线工作的工程师，我最看重的是如何将实验室里的高深技术转化为解决实际生产问题的利器。这本书在这方面的建树颇高，它对各种先进的微区分析技术，例如能谱分析（EDS）和波谱分析（WDS）的定量准确性讨论得非常到位。书中特别提到了在微纳尺度下进行元素分析时，标准物质的选择、ZAF校正模型的局限性以及如何通过优化束斑尺寸来减少交叉污染，这些都是教科书里很少深入探讨的“内行话”。我曾经为一个疑难的复合材料界面粘合问题困扰了数周，就是因为EDS谱峰重叠导致的元素区分困难。这本书中关于谱图解析的章节，提供了一套严谨的排除法和对照矩阵，让我最终锁定了关键的脆性相。此外，书中对新型电镜技术，比如环境扫描电镜（ESEM）在湿态或非导电样品原位观察上的应用描述，也极具前瞻性，这对我未来开拓新的检测业务领域提供了重要的技术储备和信心。

评分☆☆☆☆☆

从一个对成本控制和设备维护敏感的实验室管理者角度来看，这本书的实用价值体现在其对设备“健康管理”的关注上。电子显微镜是高价值精密仪器，长期的稳定运行是保障科研产出的前提。这本书中关于真空系统维护、灯丝寿命预估、以及对磁场漂移进行周期性补偿的实践经验，简直就是一份宝贵的维护手册。例如，书中详细列举了不同类型分子泵在不同操作环境下的最佳转速区间，以及如何通过监测背景压力和离子泵电流来提前发现泵体污染的早期迹象。这些内容，往往是设备供应商文档中含糊带过或者完全缺失的部分，但却是保证实验数据可重复性和设备“在岗率”的关键。这本书的这种“前瞻性维护”的理念，帮助我优化了实验室的日常巡检流程，显著减少了因突发故障导致的实验中断时间，从无形中为我们节省了大量的科研经费和时间成本，可以说，它对提升整个研究小组的运行效率起到了不可替代的作用。