x射線基礎
產生x射線基本條件：①產生自由電子②加速電子使其高速定向運動③在電子運動路徑上設定障礙物使其減速。x射線的本質是一種電磁波，它具有波粒二象性。
波動性：x射線以一定的頻率和波長在空間傳播，在傳播過程中能發生干涉、衍射現象。粒子性：
x射線是由大量以光速運動的粒子（光量子）組成的粒子流，具有一定的質量、動量和能量.
x射線譜：x射線強度與波長的關係曲線。x射線管發射出的x射線分為連續x射線譜和標識x射線譜兩類。
連續x射線譜的經典解釋：根據經典物理學的理論，乙個帶負電荷的電子作加速運動時，電子周圍的電磁場將發生急劇變化，此時必然要產生乙個電磁波，或至少乙個電磁脈衝。由於極大數量的電子射到陽極上的時間和條件不可能相同，因而得到的電磁波將具有連續的各種波長，形成連續x射線譜。
連續x射線譜的量子力學解釋：量子力學概念，當能量為ev的電子與靶的原子整體碰撞時，電子失去自己的能量，其中一部分以光子的形式輻射出去，每碰撞一次，產生乙個能量為hv的光子，即「韌致輻射」。
連續譜成因：大量的電子在到達靶面的時間、條件均不同，而且還有多次碰撞，因而產生不同能量不同強度的光子序列，即形成連續譜。極限情況下，能量為ev的電子在碰撞中一下子把能量全部轉給光子，那麼該光子獲得最高能量和具有最短波長，即短波限λ0。
強度的最大值在λ0的1.5倍處。ev = hvmax = hc/λ0
特徵x射線的產生機理：特徵x射線的產生機理與靶物質的原子結構有關。 原子殼層按其能量大小分為數層，通常用k、l、m、n等字母代表它們的名稱。
但當管電壓達到或超過某一臨界值時，則陰極發出的電子在電場加速下，可以將靶物質原子深層的電子擊到能量較高的外部殼層或擊出原子外，使原子電離。陰極電子將自已的能量給予受激發的原子，而使它的能量增高，原子處於激發狀態。如果k層電子被擊出k層，稱k激發，l層電子被擊出l層，稱l激發，其餘各層依此類推。
特徵x射線的產生機理：處於激發狀態的原子有自發回到穩定狀態的傾向，此時外層電子將填充內層空位，相應伴隨著原子能量的降低。原子從高能態變成低能態時，多出的能量以x射線形式輻射出來。
因物質一定，原子結構一定，兩特定能級間的能量差一定，故輻射出的特徵x射線波長一定。當k電子被打出k層時，如l層電子來填充k空位時，則產生kα輻射。此x射線的能量為電子躍遷前後兩能級的能量差。
相干散射和不相干散射的區分：當x射線通過物質時，物質原子的電子在電磁場的作用下將產生受迫振動，其振動頻率與入射x射線的頻率相同。任何帶電粒子作受迫振動時將產生交變電磁場，從而向四周輻射電磁波，其頻率與帶電粒子的振動頻率相同。
由於散射線與入射線的波長和頻率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干條件，故稱為相干散射。相干散射是x射線在晶體中產生衍射現象的基礎。x射線經束縛力不大的電子（如輕原子中的電子）或自由電子散射後，可以得到波長比入射x射線長的x射線，且波長隨散射方向不同而改變。
這種散射現象稱為康普頓散射,也稱之為不相干散射，是因散射線分布於各個方向，波長各不相等，不能產生干涉現象。
連續譜(軟x射線)成因：高速運動的粒子能量轉換成電磁波；譜圖特徵：強度隨波長連續變化；應用：
生物、醫學。特徵譜(硬x射線) 成因：高能級電子回跳到低能級多餘能量轉換成電磁波；譜圖特徵：
僅在特定波長處有特別強的強度峰；應用：衍射分析。小結：
相干散射，因為是相干波所以可以干涉加強.只有相干散射才能產生衍射,所以相干散射是x射線衍射基礎。不相干散射，因為不相干散射不能干涉加強產生衍射,所以不相干散射只是衍射的背底。
光電效應：激發k系光電效應時，入射光子的能量必須等於或大於將k電子從k層移至無窮遠時所作的功wk 。將激發限波長λk和激發電壓vk聯絡起來，即式中vk以v為單位。
從x射線激發光電效應的角度，稱λk為激發限；然而，從x射線被物質吸收的角度，則稱λk為吸收限。
光電子：被x射線擊出殼層的電子即光電子,它帶有殼層的特徵能量,所以可用來進行成分分析(xps)。俄歇電子：
高能級的電子回跳,多餘能量將同能級的另乙個電子送出去,這個被送出去的電子就是俄歇電子帶有殼層的特徵能量(aes)
二次螢光：高能級的電子回跳,多餘能量以x射線形式發出.這個二次x射線就是二次螢光，也稱螢光輻射同樣帶有殼層的特徵能量。
散射：散射無能力損失或損失相對較小相干散射是x射線衍射基礎,只有相干散射才能產生衍射.散射是進行材料晶體結構分析的工具。
吸收：吸收是能量的大幅度轉換,多數在原子殼層上進行,從而帶有殼層的特徵能量,因此是揭示材料成分的因素吸收是進行材料成分分析的工具可以在分析成分的同時告訴你元素價態。x射線的吸收曲線：
x射線通過物質時的衰減，是吸收和散射造成的。如果用σm仍表示散射係數，τm表示吸收係數。在大多數情況下吸收係數比散射係數大得多，故μm≈τm。
質量吸收係數與波長的三次方和元素的原子序數的三次方近似地成比例。
吸收限的應用 --x射線濾波片的選擇
①z靶＜40時，z濾＝z靶-1；② z靶＞40時，z濾＝z靶-2
吸收限的應用 --陽極靶材料的選擇
根據樣品成分選擇靶材的原則是： ①z靶≤z樣-1；②z靶》z樣
x射線在晶體中的衍射解釋方法：①布拉格方程②衍射向量方程③厄瓦爾德**④勞埃方程
xrd應用：①物相定性②晶胞引數③晶體型別④晶體尺寸⑤取向度確定
晶體的結構：七大晶系，14種型式。晶面指數：a,b,c;倒數，互質（hkl）
從晶體結構中抽象出的空間點陣有時稱為正點陣，正空間；而通過數學演算出來的空間點陣就稱為倒易點陣、倒空間。
同步輻射裝置：發生裝置（光源），光束線，試驗站；實驗分類：散射，衍射，吸收，光電子，螢光
原子力顯微鏡基本成像模式：接觸式，非接觸式，敲擊式，公升降式
tem 電子與試樣相互作用可得資訊：感應電動勢 ；螢光 ；特徵x射線 ；二次電子 ；背散射電子 ；俄歇電子 ；吸收電子 ；透射電子。透射電鏡tem、掃瞄電鏡sem、掃瞄透射電鏡stem、x射線能譜儀eds、x射線波普儀wds、俄歇電子能譜儀aes、電子探針ep、低能電子衍射儀leed 。
電子透鏡的缺陷：電子透鏡也存在缺陷，使得實際分辨距離遠小於理論分辨距離，對電鏡分辨本領起作用的是球差、象散和色差。①球差：
是由於電子透鏡的中心區域和邊沿區域對電子的會聚能力不同而造成的。減小球差可以通過減小cs值和縮小孔徑角來實現。②像散：
是由透鏡磁場的非旋轉對稱而引起的。像散可由附加磁場的電磁消像散器來校正。③色差：
是由於入射電子波長（或能量）的非單一性所造成的。電子的能量不同，從而波長不一造成的，電子透鏡的焦距隨著電子能量而改變，因此，能量不同的電子束將沿不同的軌跡運動。使用薄試樣和小孔徑光闌將散射角大的非彈性散射電子擋掉，將有助於減小色散。
透射電鏡：是以波長極短的電子束作為照明源，用電子透鏡聚焦成像的一種高分辨本領、高放大倍數的電子光學儀器。透射電鏡組成：
由電子光學系統、電源系統、真空系統和操作控制系統四部分組成。一般由電子槍、聚光鏡、物鏡、中間鏡和投影鏡等電子透鏡、樣品室和螢光屏組成透射電鏡的電子光學系統，通常稱為鏡筒。
成像系統的兩個基本操作是將衍射花樣或影象投影到螢光屏上。通過調整中間鏡的透鏡電流，使中間鏡的物平面與物鏡的背焦面重合，可在螢光屏上得到衍射花樣。若使中間鏡的物平面與物鏡的像平面重合則得到顯微像。
透射到螢光屏上的各點強度是不均勻的，這種強度的不均勻分布現象就稱為襯度。其形成的機制有兩種：①相位襯度：
如果透射束與衍射束可以重新組合，從而保持它們的振幅和位相，則可直接得到產生衍射的那些晶面的晶格象，或者乙個個原子的晶體結構象。僅適於很薄的晶體試樣(≈100)。②振幅襯度：
振幅襯度是由於入射電子通過試樣時，與試樣內原子發生相互作用而發生振幅的變化，引起反差。振幅襯度主要有質厚襯度和衍射襯度兩種：①質厚襯度由於試樣的質量和厚度不同，各部分對入射電子發生相互作用，產生的吸收與散射程度不同，而使得透射電子束的強度分布不同，形成反差，稱為質厚襯度。
②衍射襯度主要是由於晶體試樣滿足布拉格反射條件程度差異以及結構振幅不同而形成電子圖象反差。它僅屬於晶體結構物質，對於非晶體試樣是不存在的。
明場像：採用物鏡光欄將衍射束擋掉，只讓透射束通過而得到圖象襯度的方法稱為明場成像，所得的圖象稱為明場像。暗場像：
用物鏡光欄擋住透射束及其餘衍射束，而只讓一束強衍射束通過光欄參與成像的方法，稱為暗場成像，所得圖象為暗場像。
透射電鏡與光學顯微鏡成像區別：成像原理與光學顯微鏡類似。它們的根本不同點在於光學顯微鏡以可見光作照明束，透射電子顯微鏡則以電子為照明束。
在光學顯微鏡中將可見光聚焦成像的是玻璃透鏡，在電子顯微鏡中相應的為磁透鏡。由於電子波長極短，同時與物質作用遵從布拉格方程，產生衍射現象，使得透射電鏡自身在具有高的像分辨本領的同時兼有結構分析的功能。
semsem的主要特點：①放大倍率高。可從幾十倍放大到幾十萬倍，連續可調。
放大倍率不是越高越好，要根據有效放大倍率和分析試樣的需要進行選擇。②解析度高。解析度是指能分辨的兩點之間的最小距離③電子束波長可調。
要提高解析度可以減小照明波長來實現④景深大。景深大的影象立體感強，對粗糙不平的斷口試樣觀察需要大景深。⑤保真度。
試樣通常不需要作任何處理即可以直接進行形貌觀察，所以不會由於製樣原因而產生假象。這對斷口的失效分析及貴重試樣的分析特別重要⑥試樣製備簡單。
二次電子是指被入射電子轟擊出來的核外電子。由於原子核和外層價電子間的結合能很小，當原子的核外電子從入射電子獲得了大於相應的結合能的能量後，可脫離原子成為自由電子。如果這種散射過程發生在比較接近樣品表層處，那些能量大於材料逸出功的自由電子可從樣品表面逸出，變成真空中的自由電子，即二次電子。
二次電子來自表面5-10nm的區域，能量為0-50ev。 它對試樣表面狀態非常敏感，能有效地顯示試樣表面的微觀形貌。由於它發自試樣表層，入射電子還沒有被多次反射，因此產生二次電子的面積與入射電子的照射面積沒有多大區別，所以二次電子的解析度較高，一般可達到5-10nm。
掃瞄電鏡的解析度一般就是二次電子解析度。
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