2012年電子顯微鏡短期授課培訓計劃（草案）
2012-03-07 中國電子顯微鏡學會 電子顯微鏡與電子顯微術是利用電子束實現物質的微觀成像與局域化學分析。由于電子波長短，如300kV加速電壓的電子波長小于0.002nm，因此我們可用電子波分辨原子結構和在此尺度上進行化學分析。目前最好的電子顯微鏡其分辨率已可達到0.05nm， 即在0.05nm尺度上成像和進行化學成分與化學鍵的分析。然而，可見光的最短波長，紫光為400nm，這兩種手段在分辨率上有三個量級以上，可見電子顯微鏡在現代材料，特別是納米技術的研發(fā)中具有不可替代的作用，被稱為納米科學的“眼睛”。 譬如，單壁納米碳管的壁厚為0.33nm，各種功能納米線為直徑50nm以下，量子點位為幾nm，等等。這些納米材料的誕生為電子顯微術提出了新的要求。同時，生命科學的快速發(fā)展也使生物電鏡技術特別是各種類型的生物樣品的制備技術提出了更高的需求。 電子顯微鏡不僅用于科研界，而且在半導體、冶金、化工等工業(yè)界也有廣泛應用。目前國內有數千臺電鏡在運行，且每年增添量為400至500臺，已經形成一高技術專業(yè)領域，而且這種需求會隨著經濟發(fā)展而增加，并在大型專業(yè)儀器的領域具普遍性。 電子顯微鏡的光學系統(tǒng)非常復雜，非光學顯微鏡可比。專業(yè)電子顯微鏡工作者需要有電子光學、固體物理、化學與晶體學等背景知識，并具有相當時間的操作實踐，才能掌握。在國內外高校中，電子顯微學一般列為研究生課程，而且在學習時理論課與實驗課必須同時進行，學生才可能學懂和掌握操作技術。 【短期培訓計劃】 針對目前高等院校中極少有專業(yè)電鏡課程開設的狀況，而設置在高校、研究所、工業(yè)界的電鏡室非常需要培養(yǎng)和提高專業(yè)電鏡工作者的狀況，我們擬定了如下課程計劃，即以短期培訓，‘授課-實驗’交替進行，一周內理解并掌握一定的原理和實驗技能的方法。 掃描電子顯微鏡(SEM)短期課程計劃 Ⅰ. SEM基礎課程 對象與目的：初學人員或希望從新學習者，經此課程學習掃描電鏡原理并達到可獨立操作。 授課內容：⑴ 掃描電子顯微鏡結構與光學系統(tǒng)（I） ⑵ 電子束與樣品的相互作用與成像原理 ⑶ 常用掃描電鏡的樣品制備方法（包括生物樣品） 實驗安排：⑴ SEM的基本操作方法(電鏡的啟動,樣品的安裝和更換,條件的設定及觀察圖像) ⑵ 不同電壓和不同模式下成像 ⑶ EDS能譜獲得 Ⅱ. SEM中級課程A 對象與目的：為有一定掃描電鏡基礎的人員（不低于30小時電鏡操作）進一步掌握一些現代掃描技術的方法。 授課內容：⑴ 掃描電子顯微鏡結構與光學系統(tǒng)（II）及現代掃描電鏡中成像辦法 ⑵ X射線能譜分析原理與化學分析方法 ⑶ 掃描電子顯微鏡的維護的原則 實驗安排：⑴ 利用低電壓/減速模式從導電性差的樣品直接獲得高質量像 （2）利用X射線能譜儀實現一維和二維化學分析 （3）掃描電子顯微鏡的真空系統(tǒng)維護，更換電鏡燈絲等 （4）生物樣品制備的關鍵步驟 III. SEM中級課程B – 低真空環(huán)境掃描成像原理與技術 （內容另列） IV. SEM中級課程C – 低溫生物電鏡技術 （內容另列） V. SEM高級課程A – 電子束誘導的陰極熒光原理與光譜像 （內容另列） VI. SEM高級課程B –電子束感生電流原理與半導體器件電荷（空穴）分布像 （內容另列） VII. SEM高級課程C – 電子背散射衍射原理與晶體取向測定 （內容另列） 透射電子顯微鏡(TEM)短期課程計劃 Ⅰ. TEM基本課程： 對象與目的：初學人員或希望從新學習者，經此課程學習透射電鏡原理并達到可獨立操作的基本要求。 授課內容：⑴ 透射電子顯微主講結構與電子光學系統(tǒng)。 ⑵ 電子與薄晶體的相互作用——運動學成像理論。 ⑶ 原子分辨的高分辨像基本原理(動力學散射)。 ⑷ 掃描透射原理與EDS掃描分析。 實驗安排：⑴ TEM(FEI 200 kV場發(fā)射)基本操作方法(電鏡的啟動,樣品的安裝和更換,條件的設定及觀察圖像)。 ⑵ HR-TEM原子像的獲得與相應電子衍射譜。 ⑶ STEM模式成像與掃描分析(一維線掃與二維面掃EDS譜與像的獲得)。 ⑷不同生物樣品制備的要點與關鍵步驟 Ⅱ. TEM中級課程A – 膜材料缺陷的電鏡觀察（以半導體為例） 對象與目的：為有一定透射電鏡基礎的人員（不低于30小時電鏡操作）進一步掌握一些實用透射電鏡技術的方法。 授課內容：⑴ 電子衍射原理與衍射圖的標定。 ⑵ 晶體學基礎與結構確定。 ⑶ 晶體缺陷觀察的衍射襯度原理。 實驗安排：⑴ 晶體傾轉與電子衍射圖的獲得。 ⑵ 雙光束衍襯像的明場、暗場和弱束方法。 Ⅲ. TEM中級課程B – 材料微結構的電鏡研究方法（以納米材料為例） 對象與目的：為有一定透射電鏡基礎的人員（不低于30小時電鏡操作）進一步掌握一些實用透射電鏡技術的方法。 授課內容：⑴ 電子衍射原理與電子衍射圖的標定。 ⑵ 晶體學基礎與利用電子衍射確定結構。 ⑶ 利用電子衍射與高分辨像確定晶體、界面、層錯等結構。 實驗安排：⑴ 晶體傾轉與定取向電子衍射圖的獲得。 ⑵ 高分辨系列像方法。 ⑶ 電子衍射圖模擬程序使用與空間群的確定。 IV. TEM高級課程A – 原子分辨成像理論與實驗（透射模式） 對象與目的：已完成中級課程A 或 B，（不低于100小時電鏡操作）進一步掌握一些現代透射電鏡的理論與技術。 授課內容：⑴ 電子衍射的動力學理論與計算 ⑵ 電子顯微鏡光學系統(tǒng)的成像原理（CTF） ⑶ 高分辨電子顯微像的模擬方法 實驗安排：⑴ 晶體的高分辨電子顯微像的試驗條件與系列欠焦像的正確獲得 ⑵ 晶體二維投影原子像的多層法計算與模擬動力學電子衍射譜 V. TEM高級課程B – 原子分辨成像理論與實驗（掃描透射模式）（內容另列） VI. TEM高級課程C – 電子能量損失譜 （EELS）（內容另列） VII. TEM高級課程 D – 微米-納米粒子-多孔材料的三維成像 （TEM和STEM模式）（內容另列） 【授課與實驗的時間安排】 每一期課程為五天，其中包括周末兩整天，以便于保證最大可能的上機時間。授課一般為白天，三次，每次3-4小時 （即 授課： 4 h*3天 = 12 h.）。 實驗課不低于兩臺電鏡，在五天內提供不低于60小時機時。一般三人一組，每次3 -4 小時，不低于4次，即每個學員不低于5 電鏡小時。 根據課程總安排，每期學員總數為12人。 【聯系方式】 材料科學：張錦平（中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所測試分析平臺； 電話：13776040796（手機）；0512-62872601（辦）；E-mail：[email protected]）；李寧春（中國電子顯微鏡學會；電話：010-82671519；13910743390）；胡萍（中國電子顯微鏡學會；電話：010-82673560） 生命科學：馬洪駿（石家莊市河北醫(yī)科大學電鏡實驗中心；電話：13833101505（手機）； 0311-86265570（辦）；e-mail：[email protected]）；李寧春（中國電子顯微鏡學會；電話：010-82671519；13910743390）；胡萍（中國電子顯微鏡學會；電話：010-82673560） 【收費標準】 電話咨詢 【評分辦法】 1. 完成初級課程并考核通過，得2分； 2. 完成一期中級課程并考核通過，得3分； 3. 完成一期高級課程并考核通過，得4分。 凡得到8分以上者，按得分可給予不同級別的《電子顯微學會》證明。
