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目 录1

A电子衍射1

A1高能电子动力学衍射的一般理论 彭练矛1

1 引言1

2高能电子与晶体的相互作用1

3弹性与非弹性散射，光学势2

4高能电子衍射的散射振幅和散射截面3

5弹性电子衍射的描述4

6一般动力学电子衍射的描述6

6.1电子在平均势场中运动的波动方程6

6.3弹性和非弹性电子散射的动态方程7

6.2弹性电子散射的波动方程7

6.4非弹性电子散射截面8

7实验电子衍射数据与理论的比较9

附录：晶体的动力学形状因子12

参考文献13

A2会聚束电子衍射的原理和应用 王仁卉邹化民15

1 引言15

2实验技术16

3双束动力学条件下的会聚束电子衍射——薄膜厚度和消光距离的测定19

3.1电子衍射的双束动力学理论19

3.2用CBED测定摇摆曲线21

3.3用CBED测定薄膜厚度和消光距离22

4.1 HOLZ线的形成23

4运动学条件下的会聚束电子衍射——高阶Laue带线23

4.2 HOLZ线图的标定与计算机模拟25

4.3影响HOLZ线图质量的因素27

4.4 HOLZ反射和HOLZ线的应用27

5用会聚束电子衍射测定晶体的对称性28

5.1可以用CBED技术测定的对称元素29

5.2 31个衍射群及其CBED测定31

5.3 CBED法确定点群32

6晶体与准晶体中位错伯格斯矢量的CBED测定36

6.1位错线引起的衍射线扭折的方向36

6.2位错线引起的衍射条纹分裂的节点数38

6.3晶体位错伯格斯矢量的离焦CBED测定39

6.4准晶位错伯格斯矢量的离焦CBED测定42

7 晶体结构的CBED测定44

7.1会聚束电子衍射的多束动力学理论44

7.2结构因子的CBED测定45

8应变场的CBED研究46

8.1根据HOLZ线的位移测定界面应变场46

8.2根据HOLZ线的分裂测定界面应变场51

参考文献53

A3测定碳纳米管原子结构的电子显微学与电子衍射方法 秦禄昌55

1 引言55

2碳纳米管的结构描述55

3碳纳米管的电子显微像59

3.1成像原理59

3.2单壁碳纳米管的电子显微像实验观察61

4.1螺旋结构电子衍射理论67

4电子衍射测定碳纳米管螺旋角67

4.2分立碳纳米管螺旋角的测定75

4.3筏状碳纳米管簇的螺旋角分布77

4.4单壁碳纳米管晶体79

4.5碳纳米衍射的倾斜与测量79

4.6碳纳米管衍射对称性80

4.7多层碳纳米管的电子衍射80

附录80

参考文献82

A4电子衍射在确定有机分子晶体薄膜结构中的应用 吴劲松84

1 引言84

2.1 电子散射与X射线散射——Mott公式85

2电子衍射强度85

2.2电子衍射结构因子86

2.3晶体结构与结构因子87

2.4电子衍射强度与结构因子87

3电子衍射中的相位问题90

4直接法解决非周期结构的相位96

5结构因子的电子衍射精确测定99

6有机化合物晶体电镜薄膜样品的制备101

7有机物样品辐照损伤102

8电镜实验方法103

9有机化合物的会聚束电子衍射104

10并二苯的电子衍射106

参考文献111

1在结构基因组时代的电子显微学114

B1生物大分子的电子显微学 李慧林施丹任罡 隋海心谌东华 王大能114

B透射电子显微术114

2电镜样品的制备115

2.1碳膜与微栅的制备115

2.2负染色法116

2.3糖包埋法116

2.4非晶态冰包埋法116

3冷冻电子成像117

3.1低剂量成像117

3.2照相底片与数字化相机118

3.3电子束的能量过滤119

4计算机图像处理与三维结构重构概要120

4.1电子图像处理的一般原理120

4.2二维晶体图像的处理122

4.3螺旋对称颗粒图像的处理124

4.4单颗粒图像的处理126

4.5二十面体对称的病毒颗粒图像的处理127

5 由电子显微学测定的几个生物大分子结构129

5.1膜蛋白分子结构的电子晶体学研究129

5.2用单颗粒法测定的8A分辨率的微管结构138

5.3完整单纯疱疹病毒三维结构研究141

6生物大分子电子显微学领域中现存问题与发展前景144

参考文献145

B2电子通道及ALCHEMI 姜南149

1 引言149

2电子通道效应的基本理论153

2.1解析近似153

2.2理论与实验比较156

3 ALCHEMI及应用158

3.1子晶格占位测定与理论预测的比较159

3.2 ALCHEMI在不完整晶体中的应用160

3.3非中心对称的极性测量162

4 ALCHEMI的准确性166

5结论及展望171

参考文献172

B3电子能量损失谱及其在材料科学中的应用 段晓峰孔翔174

1 引言174

1.1微束电子衍射（Microbeam Diffraction,μ—D）和会聚束电子衍射（Converge BeamElectron Diffraction,CBED）174

1.3 电子能量损失谱（Electron Energy-Loss Spectroscopy,EELS）175

1.4电子能量过滤显微术175

1.2 X射线能谱（Energy Dispersion Spectroscopy,EDS）175

1.5电子发射源的能量发散度176

2电子能量损失谱的基本原理176

2.1原子中的电子能级177

2.2高能入射电子与样品的相互作用180

3 电子能量损失谱在材料科学中的应用187

3.1等离子激发电子能量损失谱187

3.2原子的内层电子激发的能量损失谱188

3.3电子能量损失谱及其精细结构与晶体取向的关系190

3.4电子能量损失谱应用举例191

参考文献194

B4纳米宽界面成分的定量分析 章效锋197

1 引言197

2一些基本概念198

3.1 EDS面扫描分析方法200

3空间差值扫描能谱分析法200

3.2 EELS面扫描分析方法201

3.3线扫描分析方法202

4空间差值点式能谱分析法203

4.1实验方法及束斑尺寸的选择203

4.2一个实例：SiC晶界中Al成分的定量分析204

4.3关于样品厚度影响的讨论207

5成分电子显微像晶界成分分析方法210

5.1能谱显微像方法210

5.2 Z－衬度像与同步EELS分析方法212

参考文献214

2离轴全息成像原理217

B5电子全息术在材料研究中的应用 王岩国217

1 引言217

3电子全息图的特征219

4电子全息实验技术220

5影响电子全息像质量的因素221

5.1场发射电子枪221

5.2照明电子束221

5.3样品222

5.4菲涅耳衍射222

5.5电镜参数的影响222

6电子全息像的记录224

7电子全息图的重构225

6.2数字化记录225

6.1光学记录225

8电子全息术的应用227

8.1材料势场对入射电子波相位的影响228

8.2相位衬度像和振幅衬度像230

8.3样品厚度的测量230

8.4平均内势的测定231

8.5消除噪声231

8.6相位差放大232

8.7物镜球差的矫正232

8.8介电陶瓷界面电势场分布的测量233

8.9隧道结势场分布的测量236

参考文献237

2电子晶体学的发展历史239

2.1电子衍射239

C亚埃尺度电子显微术239

1 引言239

C1 电子晶体学 邹晓冬Sven Hovmoeller239

2.2电子显微学及晶体学图像处理240

3电子晶体学的基础理论240

3.1晶体结构，晶体内静电势分布及晶体结构因子240

3.2晶体原子位置与结构因子的关系241

4用电子衍射确定晶体结构243

5用高分辨电子显微像确定晶体结构245

5.1通过晶体学图像处理用高分辨电子显微像确定晶体结构245

5.2测定并补偿高分辨电子显微像的离焦与像散247

6电子晶体学的应用249

7大晶胞晶体的三维重构251

8用晶体学图像处理研究晶体缺陷及界面254

9结论256

参考文献256

C2衍射晶体学在高分辨电子显微学求逆中的作用 李方华258

1高分辨电子显微学的逆问题258

1.1高分辨电子显微像的成像过程258

1.2成像的逆过程和求逆258

2衍射晶体学与高分辨电子显微学相结合的优越性260

2.1弱相位物体近似260

2.2电子衍射花样与显微像的互补关系261

2.3衍射晶体学与高分辨电子显微学相结合的优越性和可行性261

3赝弱相位物体近似262

3.1透射函数263

3.2衍射波函数263

3.3像波函数和像强度264

3.4像衬随晶体厚度和原子重量的变化264

3.5 电子晶体学图像处理技术的理论基础266

4最大熵原理和直接法在求定结构像中的作用267

4.1高分辨电子显微像的解卷处理267

4.2直接法解卷267

4.3最大熵解卷268

5衍射分析在提高结构像分辨率中的应用268

5.1直接法相位外推268

5.2电子衍射强度的调制268

5.5傅里叶迭代在修正赝电势图中的应用269

5.4结合电子衍射强度校正的相位外推269

5.3 参考重原子法和Wilson统计建立校正电子衍射强度的经验方法269

6解卷和相位外推在测定微小晶体结构中的应用270

6.1 Bi2（Sr0.9La0.1）2CoOy晶体结构测定270

6.2 Pb’-1212晶体结构测定273

7结论275

参考文献275

C3高分辨电子显微像的模拟计算与重构 陈江华 王元明 杨奇斌278

1 引言278

2样品下表面出射面波函数的计算280

2.1描述高能电子散射的薛定谔方程与多片层法281

2.2多片层法的快速计算与正确使用285

2.3比相位近似更精确的像光栅表达式286

3.1 TF-EWR原理简介287

3样品下表面出射面波函数的重构287

3.2 TF-EWR技术的现状及其在材料科学中的应用290

3.3一种从电子全息图重构出射面波函数的方法294

4结论296

参考文献297

C4材料结构的超显微术研究 贾春林299

1 引言299

2高分辨率透射电子显微镜及提高分辨率的途径299

2.1超高压高分辨率透射电子显微镜300

2.2物镜球差校正高分辨率透射电子显微镜300

2.3系列欠焦像的出射波函数重构301

3 BaTiO3中孪晶界面的原子结构及原子位移的出射波函数重构研究303

3.1 BaTiO3中∑=3（111）孪晶界面的原子结构及原子位移304

3.2 BaTiO3中｛111｝微孪晶交割节点的原子结构308

4材料结构的物镜球差校正高分辨率透射电子显微术研究312

5结论315

参考文献315

C5高分辨扫描透射电子显微学技术——原子分辨率原子序数衬度成像 辛燕 Steve J.Pennycook317

1 引言317

2基本成像原理319

2.1高分辨扫描透射Z衬度成像的基本过程319

2.2非相干Z衬度像特点320

2.3高分辨扫描透射Z衬度成像条件－电子束斑及环形探测器323

2.4 Z衬度成像理论——物理图像解释326

2.5 Z衬度像的处理及计算机模拟328

4.1得到Z衬度像的实验方法330

3原子分辨率电子能量损失谱330

4材料中的应用及实验中的具体问题330

4.2高分辨Z衬度像在材料中的应用举例332

4.3实验中常出现的问题337

5展望及新的发展338

参考文献339

D透射电子显微术的应用341

D1集成铁电学中与电子显微学相关的一些问题研究 金红政 朱静341

1 引言341

1.1研究背景342

1.2研究面临的问题343

2.1 BST薄膜样品的电镜观察344

2 BST薄膜的微观结构表征：界面层的发现344

1.3研究内容和意义344

2.2界面层的结构及起源348

3界面层电容串联模型解释尺寸效应350

3.1尺寸效应350

3.2界面层电容串联模型351

3.3特殊电极时尺寸效应的消失353

3.4 Ruddlesden-Popper层错模型对尺寸效应的完美解释354

4界面层电场屏蔽模型解释疲劳失效355

4.1疲劳失效355

4.2特殊电极和疲劳问题的解决356

4.3无疲劳失效的特殊铁电薄膜材料357

4.4流行的疲劳模型：畴界钉扎模型357

4.5界面层电场屏蔽模型358

4.6尺寸效应和疲劳效应的对比360

5总结和展望361

参考文献361

D2电子显微学在巨磁电阻多层膜研究中的应用 沈峰张泽364

1 引言364

2实验结果与分析讨论365

2.1 Ni80Fe20/Cu磁性多层膜的高分辨及元素成像365

2.2氧化层镜面反射自旋阀的显微结构研究372

2.3磁隧道结氧化层势垒的高分辨电镜和电子全息研究376

3结论379

参考文献380

1.1巨磁电阻效应的发现与研究382

1 巨磁电阻效应的发现及巨磁电阻材料的结构与性能382

D3庞磁电阻材料的结构与性能 李斗星382

1.2掺杂的稀土锰酸盐的晶体结构385

1.3掺杂的稀土锰酸盐的基本性质、相图、庞磁电阻效应和微观结构388

2影响庞磁电阻材料性能的因素406

2.1离子半径的影响406

2.2电荷有序的影响409

2.3压力的影响413

2.4阳离子价态和氧非化学计量比的影响及其测定414

2.5点阵失配应变的影响416

2.6颗粒尺寸的影响420

2.7其他因素的影响420

参考文献421

2实验与计算方法426

D4材料微结构的电子显微学与电子结构研究 于荣 贺连龙 叶恒强426

1 引言426

3 W在TiAl基合金片层组织中的行为427

3.1电子显微学分析427

3.2 W的B2稳定化效应的电子结构分析429

4 Si和Al的TiC孪晶稳定化效应434

4.1 Si诱导的TiC孪生434

4.2 Al诱导的TiC层错与孪晶438

4.3 TiC的孪晶界面能439

5结论442

参考文献443

1 引言445

2实验方法概要445

D5介孔分子筛的电子显微分析 周午纵445

3氧化硅介孔分子筛结构447

3.1二维六方相447

3.2三维六方相453

3.3立方相456

3.4无序相460

4介孔分子筛为载体的新型催化剂462

4.1骨架掺杂462

4.2孔道内壁载入催化剂463

5介孔分子筛为模板合成纳米材料466

5.1纳米线466

5.2三维纳米线骨架467

参考文献469

6结束语469

D6 AIN、La—Sr—Mn—O、Si等低维纳米材料中界面的电子显微学 马秀良473

1 引言473

2不同点阵间取向关系的几何模型474

3不同界面体系中的晶体学取向关系475

3.1立方TiN／立方MgO475

3.2六方AIN／立方TiN477

3.3正交点阵与立方点阵构成的界面体系——La—Sr—Mn—O/SrTiO3482

3.4菱方La—Sr—Mn—O与立方SrTiO3构成的界面体系487

3.5一维纳米Si线中的｛111｝孪晶以及对一维生长特性的影响490

4小结492

参考文献492

实验装置495

2原位透射电子显微镜技术的实验装置及测试原理495

D7准一维纳米线材料的结构和物理性能原位测量 王中林 高瑞平495

1 引言495

3单根纳米管力学性能的原位测量497

3.1碳纳米管弯曲模量的测试原理497

3.2碳纳米管的弯曲模量498

3.3测量微量物质的纳米称506

4单根碳纳米管的量子导电性508

4.1碳纳米管的弹道式量子导电效应的试验研究508

4.2单层导电模型对实验结果的解释511

5碳纳米管的场致发射513

5.1碳纳米管场致发射现象的显微观察513

5.2单根碳纳米管功函数测量的实验装置及原理515

5.3单根碳纳米管功函数的测定及结果讨论517

5.4在外加电场作用下碳纳米管的结构损伤形式519

6小结520

参考文献521

D8在铁纳米颗粒上外延生长的惰性氧化膜的透射电子显微镜研究 冯国光（王元明译）523

1 引言523

2实验524

2.1等离子体蒸气和气相沉积524

2.2 电子衍射和HRTEM像524

3薄氧化膜在金属表面上的生长——Caberra和Mott氧化理论524

4 TEM结果525

4.1 60％截角纳米颗粒525

4.2 30％截角纳米颗粒527

4.3在电镜中强电子束辐照下被钝化的铁纳米颗粒上氧化物的生长532

5纳米颗粒上氧化物的生长及其稳定性533

5.1生长的形貌依赖性533

5.2生长对温度和氧压的依赖性534

6结论和小结535

参考文献535

D9氮化镓纳米线的结构与缺陷 张锦平 吴源程国胜537

1 ｛1 0 1 0｝氮化镓纳米线537

2｛0 0 0 1｝氮化镓纳米线539

3氮化镓纳米线中的层错结构543

4结论544

5附录：GaN纳米线的合成方法544

5.1纳米空间模板法544

5.2准一维气－液－固生长法548

参考文献550

D10半导体量子点的电子显微学研究 廖晓舟 邹进552

1 引言552

1.1什么是量子点552

1.2量子点如何生长553

1.3重要结构参数及其测量技术553

2 InxGa1-xAs/GaAs（001）量子点形状的测定554

2.1未包埋的InxGa1-xAs/GaAs（001）量子点554

2.2包埋的量子点555

3像模拟法测定量子点的成分分布557

3.1 In0.6Ga0.4As/GaAs（001）量子点557

3.2 Ge（Si）/Si（001）量子点561

4.1未包埋的Ge（Si）/Si（001）量子点564

4能量过滤成像法测定量子点的成分分布564

4.2 Ge（Si）/Si（001）量子点堆垛566

5 Ge（Si）/Si（001）量子点的生长机制568

6成分分布对量子点形状的影响571

7结论573

参考文献573

D11二维十次对称准晶及晶体近似相的电子显微学研究 李兴中 马秀良575

1 引言575

2二维准周期点阵与准周期拼图575

2.1 Penrose拼图575

2.2双色Penrose拼图576

2.3 Binary准周期拼图577

3二维十次对称准晶578

2.4准周期点阵的高维空间描述578

3.1二维十次对称准晶的分类579

3.2二维十次对称准晶结构描述579

4晶体近似相580

Penrose拼图周期近似580

5研究实例581

5.1 Al-Mn及Al-Mn-M（M=Ni,Cu,Zn）系581

5.2 Al-Mn-Pd系585

5.3 Al-Co系586

5.4 Al-Rh-Cu系589

5.5 Al-Co-Ni-Tb系590

6结束语592

参考文献593