反射高能电子衍射的原理及其应用

全内反射式衍射光栅近场光学特性

第19卷 第9期强激光与粒子束Vol.19,No.9 2007年9月H IGH POWER LASER AND PART ICLE BEAMS Sep.,2007 文章编号: 1001-4322(2007)09-1413-04 全内反射式衍射光栅近场光学特性 *周平和1, 王少华1, 刘世杰1,2, 邵建达2 (1.陕西理工学院物理系,陕西汉中723000; 2.中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800) 摘 要: 利用傅里叶模式理论分析了具有高衍射效率的全内反射式衍射光栅在T E 和T M 偏振态下的 近场光分布特点,讨论了光栅结构参数以及入射角度对光栅内电场增强的影响。结果表明:全内反射光栅内部 电场分布对偏振态较敏感,光栅槽深和占宽比对电场增强影响较小,光栅内的峰值电场随光栅周期增大而增 大,并且峰值电场随着入射角度的增大而减小。在应用于高功率激光时,降低光栅内部的电场增强可以有效降 低损伤风险。 关键词: 全内反射; 衍射光栅; 电场增强; 损伤阈值; 近场分布 中图分类号: T B113 文献标识码: A 高衍射效率的光栅在现代光学系统中发挥着重要的作用,包括光通信、光谱测量、传感和成像等。高效率光栅也是激光系统中不可缺少的元件,特别是作为啁啾脉冲放大(CPA)系统中的脉冲展宽/压缩器[1]。用于CPA 系统中的衍射光栅不仅要有高的衍射效率,而且用于压缩超短脉冲的光栅也需要较高的损伤阈值,以保证整个激光系统的稳定运行。由于存在较大的吸收,金属光栅的损伤阈值较低,也限制了衍射效率的进一步提高[2]。相比之下,全介质光栅具有很低的吸收,制作材料可具有高于金属膜数十倍的损伤阈值,衍射效率也接近100%,从而减少了能量损耗。因此,发展高效率的全介质光栅是提高脉冲激光功率的必由之路。 近年来提出的多层介质膜光栅(M DG)被广泛用于CPA 系统[3]。M DG 由多层介质高反射膜和位于其顶层的浮雕光栅组成,在自准直角使用条件下,MDG 的-1级衍射效率可高于99%,损伤阈值目前已提高到4.5J/cm 2(10ps,1053nm )[4]。然而,MDG 不仅需要设计顶层光栅结构,还要考虑底层高反射膜的特性,随着光栅面积的增大,多层膜的均匀性和清洁度的控制也给工艺过程带来挑战[5]。因此,直接在体材料上制作光栅成为获得这种高衍射效率光栅的另外一种选择,体材料的损伤阈值也要比薄膜材料高得多[6]。最近,Maciante 等人提出了一种基于全内反射(T IR)原理的光栅[7],该光栅直接制作在熔石英材料上,在全内反射和自准直使用条件下,-1级衍射效率仍可高于99%。在不同使用波长处,通过优化T IR 光栅结构可以获得高效、低插入损耗的各种应用器件[8]。然而,对于应用于高功率激光系统的光栅,近场光分布特性对其抗激光损伤特性有重要的影响。这主要是由于高峰值电场强度是光栅材料发生雪崩离化导致破坏的主导因素[9-10]。目前,对于满足高效率的TIR 光栅,其峰值电场随光栅结构的变化规律报道还很少。因此,理论分析和优化TIR 光栅的近 场光分布对其在高功率激光系统中的应用有重要意义。 Fig.1 Structu re of TIR grating 图1 T IR 光栅结构示意图 本文利用傅里叶模式理论分析了T IR 光栅近场光分布, 分别讨论了TE 波和TM 波入射时,具有高效率的TIR 光栅 的近场光分布特点,分析了峰值电场随光栅槽深、占宽比以及 周期的变化规律,最后讨论了入射角度变化对峰值电场的影 响。 1 理论模型 图1为T IR 光栅结构示意图,具有矩形结构的浮雕光栅 位于石英体材料上。当入射光以自准直角 i 从石英入射到 光栅,并且光栅周期满足(1)式时,入射光全部被反射回石英 体内,且沿入射光反方向上可获得接近100%的衍射效率[7]*收稿日期:2007-03-27; 修订日期:2007-09-05 基金项目:国家自然科学基金资助课题(10376040);陕西理工学院科研基金资助课题(SLGQD0406)作者简介:周平和(1955 ),男,陕西汉中人,实验师,主要从事光电技术的研究;zhou pinghe@https://www.sodocs.net/doc/e215787698.html, 。

单片机原理及应用第三版(张毅刚)1-6章全

第1章思考题及习题1参考答案 一、填空 1. 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为或。答：微控制器，嵌入式 控制器. 2.单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和三部分，通 过内部连接在一起，集成于一块芯片上。答：CPU、存储器、I/O口、总线 3. AT89S52单片机工作频率上限为 MHz。答：33 MHz。 4. 专用单片机已使系统结构最简化、软硬件资源利用最优化，从而大大降低和提 高。答：成本，可靠性。 二、单选 1. 单片机内部数据之所以用二进制形式表示，主要是 A．为了编程方便B．受器件的物理性能限制 C．为了通用性D．为了提高运算速度 答：B 2. 在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。 A．辅助设计应用B．测量、控制应用 C．数值计算应用D．数据处理应用 答： B 3. 下面的哪一项应用，不属于单片机的应用范围。 A．工业控制 B．家用电器的控制 C．数据库管理 D．汽车电子设备 答：C 三、判断对错 1. STC系列单片机是8051内核的单片机。对 2. AT89S52与AT89S51相比，片内多出了4KB的Flash程序存储器、128B的RAM、1个中断 源、1个定时器（且具有捕捉功能）。对 3. 单片机是一种CPU。错 4. AT89S52单片机是微处理器。错

5. AT89C52片内的Flash程序存储器可在线写入，而AT89S52则不能。错 6. 为AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片AT89S51替换。对 7. 为AT89S51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51直接用芯片AT89S52替换。对 8. 单片机的功能侧重于测量和控制，而复杂的数字信号处理运算及高速的测控功能则是DSP 的长处。对 四、简答 1. 微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机、嵌入式处理器它们之间有何区别？ 答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。 2. AT89S51单片机相当于MCS-51系列单片机中的哪一型号的产品？“S”的含义是什么？ 答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。 3. 单片机可分为商用、工业用、汽车用以及军用产品，它们的使用温度范围各为多少？ 答：商用：温度范围为0～+70℃；工业用：温度范围为-40～+85℃；汽车用：温度范围为-40～+125℃；军用：温度范围为-55～+150℃。 4. 解释什么是单片机的在系统编程（ISP）与在线应用编程（IAP）。 答：单片机的在系统编程ISP（In System Program），也称在线编程，只需一条与PC机USB口或串口相连的ISP下载线，就可把仿真调试通过的程序代码从PC机在线写入单片机的Flash存储器内，省去了编程器。在线应用编程（IAP）就是可将单片机的闪存内的应用程序在线修改升级。 5. 什么是“嵌入式系统”? 系统中嵌入了单片机作为控制器，是否可称其为“嵌入式系统”? 答：广义上讲，凡是系统中嵌入了“嵌入式处理器”，如单片机、DSP、嵌入式微处理器，都称其为“嵌入式系统”。但多数人把“嵌入”嵌入式微处理器的系统，称为“嵌入式系统”。目前“嵌入式系统”还没有一个严格和权威的定义。目前人们所说的“嵌入式系统”，多指后者。 6. 嵌入式处理器家族中的单片机、DSP、嵌入式微处理器各有何特点？它们的应用领域有何 不同？ 答：单片机体积小、价格低且易于掌握和普及，很容易嵌入到各种通用目的的系统中，

光栅衍射

光栅衍射 衍射光栅是利用单缝衍射和多缝干涉原理使光发生色散的元件。它是在一块透明板上刻有大量等宽度等间距的平行刻痕，每条刻痕不透光，光只能从刻痕间的狭缝通过。因此，可把衍射光栅(简称为光栅)看成由大量相互平行等宽等间距的狭缝所组成。由于光栅具有较大的色散率和较高的分辨本领，故它已被广泛地应用于各种光谱仪器中。光栅一般分为两类：一类是利用透射光衍射的光栅称为透射光栅；另一类是利用两刻痕间的反射光进行衍射的光栅称为反射光栅。本实验选用的是透射光栅。 一. 实验目的 1. 进一步熟悉分光计的调整和使用。 2. 观察光栅衍射的现象，测量汞灯谱线的波长。 二. 实验仪器 分光计、光栅、汞灯、平面镜等。 三. 实验原理 当一束平行单色光垂直入射到光栅上，透过光栅的每条狭缝的光都产生有衍射，而通过光栅不同狭缝的光还要发生干涉，因此光栅的衍射条纹实质应是衍射和干涉的总效果。设光栅的刻痕宽度为a ，透明狭缝宽度为b ，相邻两缝间的距离d=a+b ，称为光栅常数，它是光栅的重要参数之一。 如图3-15-1所示，光栅常数为d 的光栅，当单色平行光束与光栅法线成角度i 入射于光栅平面上，光栅出射的衍射光束经过透镜会聚于焦平面上，就产生一组明暗相间的衍射条纹。设衍射光线AD 与光栅法线所成的夹角（即衍射角）为φ，从B 点作BC 垂直入射线CA ，作BD 垂直于衍射线AD ，则相邻透光狭缝对应位置两光线的光程差为： )sin (sin i d AD AC +=+? （3-15-1） 当此光程差等于入射光波长的整数倍时，多光束干涉使光振动加强而在F 处产生一个明条纹。因而，光栅衍射明条纹的条件为： λ?K i d K =+)sin (sin K=0，±1，±2， （3-15-2） 式中λ为单色光波长，K 是亮条纹级次，K ?为K 级谱线的衍射角，ｉ为光线的入射角。此式称为光栅方程，它是研究光栅衍射的重要公式。 本实验研究的是光线垂直入射时所形成的衍射，此时，入射角i=0 图3-15-1 光栅衍射原理示意图

第一节 电子衍射的原理

第一节电子衍射的原理 1.1 电子衍射谱的种类 在透射电镜的衍射花样中，对于不同的试样，采用不同的衍射方式时，可以观察到多种形式的衍射结果。如单晶电子衍射花样，多晶电子衍射花样，非晶电子衍射花样，会聚束电子衍射花样，菊池花样等。而且由于晶体本身的结构特点也会在电子衍射花样中体现出来，如有序相的电子衍射花样会具有其本身的特点，另外，由于二次衍射等会使电子衍射花样变得更加复杂。 上图中，图a和d是简单的单晶电子衍射花样，图b是一种沿[111]p方向出现了六倍周期的有序钙钛矿的单晶电子衍射花样（有序相的电子衍射花样）；图c 是非晶的电子衍射结果，图e和g是多晶电子的衍射花样；图f是二次衍射花样，由于二次衍射的存在，使得每个斑点周围都出现了大量的卫星斑；图i和j是典型的菊池花样；图h和k是会聚束电子衍射花样。 在弄清楚为什么会出现上面那些不同的衍射结果之前，我们应该先搞清楚电子衍射的产生原理。电子衍射花样产生的原理与X 射线并没有本质的区别，但由于电子的波长非常短，使得电子衍射有其自身的特点。

1.2 电子衍射谱的成像原理 在用厄瓦尔德球讨论X射线或者电子衍射的成像几何原理时，我们其实是把样品当成了一个几何点，但实际的样品总是有大小的，因此从样品中出来的光线严格地讲不能当成是一支光线。之所以我们能够用厄瓦尔德来讨论问题，完全是由于反射球足够大，存在一种近似关系。如果要严格地理解电子衍射的形成原理，就有必要搞清楚两个概念：Fresnel（菲涅尔）衍射和Fraunhofer（夫朗和费）衍射。所谓Fresnel（菲涅尔）衍射又称为近场衍射，而Fraunhofer（夫朗和费）衍射又称为远场衍射.在透射电子显微分析中，即有Fresnel（菲涅尔）衍射（近场衍射）现象，同时也有Fraunhofer（夫朗和费）衍射（远场衍射）。 Fresnel （菲涅尔）衍射（近场衍射）现象主要在图像模式下出现，而Fraunhofer（夫朗和费）衍射（远场衍射）主要是在衍射情况下出现。 小孔的直接衍射成像（不加透镜）就是一个典型的Fresnel（菲涅尔）衍射（近场衍射）现象。在电镜的图像模式下，经常可以观察到圆孔的菲涅尔环。 Fraunhofer（夫朗和费）衍射是远场衍射，它是平面波在与障碍物相互作用后发生的衍射。严格地讲，光束之间要发生衍射，必须有互相叠加，平行光严格意义上是不能叠加的，所以在没有透镜的前提下，夫朗和费衍射只是一种理论上的概念。但是在很多情况下，可以将衍射当成夫朗和费衍射来处理，X射线衍射就是这样一种情况。虽然X射线是照射在晶体中的不同晶面上，但是由于晶面间距的值远远小于厄瓦尔德球（X射线波长的倒数），即使测试时衍射仪的半径跟晶面间距比也是一个非常大的值，所以X射线衍射可以当成夫朗和费衍射处理，因为此时不同晶面上的X射线叠加在一点上时，它们的衍射角仍然会非常接近布拉格角。

徐东海常见等电子体原理及如何判断等电子体

等电子原理及其应用 等电子原理：含有相同原子数（除氢外）和价电子数的分子或离子往往具有相似的几何构型和化学键合情况。 1、同族元素互换法 即将既定粒子中的某元素换成它的同族元素。如：（1）CCl4的等电子体确定：换IVA族元素有SiCl4、GeCl4等；换VIIA族元素有CF4、CBr4、CI4、CFCl3、……；同时换可有SiF4、SiFCl3、……。 （2）CO2的等电子体确定：可将O原子换为S原子得COS、CS2，注意不能将C原子换为Si原子，因为CO2和SiO2的结构不同（前者为分子晶体，后者为原子晶体）。同理，不能将BeCl2的等电子体确定为MgCl2或BeF2（后两种为离子晶体）。 （3）SO42－的等电子体确定：将一个O原子换为S原子得S2O32－；NO3－的等电子体可确定为PO3－。（4）对于原子晶体类也可作类似推导：金刚石C n与晶体硅Si n互为等电子体。 2、价电子迁移法 即将既定粒子中的某元素原子的价电子逐一转移给组成中的另一种元素的原子，相应原子的质子数也随之减少或增加，变换为具有相应质子数的元素。 一般来说，讨论的元素为s区或p区元素，即主族元素居多，通常相关元素的族序数满足A+B=C+D（或A+B=2C）关系的，可考虑将A、B等个数换为C、D（或1A、1B换为2C）。如：

（1）CO2的等电子体确定，除了上述结果以外，还可以采用价电子迁移法：C、O原子的价电子数分别为4、6，从周期表中的位置看，中间夹着N元素，N原子价电子数为5，一个O原子拿一个电子给C原子，在电性不变条件下质子数同时变为7（价电子同时变为5），则可换为两个N原子（由此也可以看出N2与CO互为等电子体）得N2O；如果将C原子的两个价电子转移给两个O原子，元素原子分别转换为1个Be、2个Cl，就可以得到CO2的另一个等电子体BeCl2。 同样可以判断：金刚石C2n与晶体硅Si2n的等电子体还可以为金刚砂 (SiC)n、GaAs、AlP等；石墨C2n与白石墨(BN)n互为等电子体；无机苯B3N3H6与有机苯C6H6互为等电子体。 （2）离子之间的等电子体也可以推导：与N3－的等电子体查找方法，可将2个N原子换为1个C原子和一个O原子可得CNO－。 3、电子—电荷互换法 即将既定粒子中的某元素原子的价电子转化为粒子所带的电荷。这种方法可实现分子与离子的互判。如： CN－的等电子体查找可用N原子1个电子换作1个负电荷，则N原子换为C原子，离子带2个负电荷，其等电子体即为C22－；反之，将CN－的电荷转化为1个电子，该电子给C原子，即得N2，若给N 原子即得CO。同样可判断HNO3的等电子体为HCO3－；ICl4－与XeCl4互为等电子体

电子衍射的原理

第一节 电子衍射的原理 1.1 电子衍射谱的种类 在透射电镜的衍射花样中，对于不同的试样，采用不同的衍射方式时，可以观察到多种形式的衍射结果。如单晶电子衍射花样，多晶电子衍射花样，非晶电子衍射花样，会聚束电子衍射花样，菊池花样等。而且由于晶体本身的结构特点也会在电子衍射花样中体现出来，如有序相的电子衍射花样会具有其本身的特点，另外，由于二次衍射等会使电子衍射花样变得更加复杂。 上图中，图a和d是简单的单晶电子衍射花样，图b是一种沿[111]p方向出现了六倍周期的有序钙钛矿的单晶电子衍射花样（有序相的电子衍射花样）；图c是非晶的电子衍射结果，图e和g 是多晶电子的衍射花样；图f是二次衍射花样，由于二次衍射的存在，使得每个斑点周围都出现了大量的卫星斑；图i和j是典型的菊池花样；图h和k是会聚束电子衍射花样。 在弄清楚为什么会出现上面那些不同的衍射结果之前，我们应该先搞清楚电子衍射的产生原理。电子衍射花样产生的原理与X 射线并没有本质的区别，但由于电子的波长非常短，使得电子衍射有其自身的特点。 1.2 电子衍射谱的成像原理

在用厄瓦尔德球讨论X射线或者电子衍射的成像几何原理时，我们其实是把样品当成了一个几何点，但实际的样品总是有大小的，因此从样品中出来的光线严格地讲不能当成是一支光线。之所以我们能够用厄瓦尔德来讨论问题，完全是由于反射球足够大，存在一种近似关系。如果要严格地理解电子衍射的形成原理，就有必要搞清楚两个概念：Fresnel（菲涅尔）衍射和Fraunhofer（夫朗和费）衍射。所谓Fresnel（菲涅尔）衍射又称为近场衍射，而Fraunhofer（夫朗和费）衍射又称为远场衍射.在透射电子显微分析中，即有Fresnel（菲涅尔）衍射（近场衍射）现象，同时也有Fraunhofer（夫朗和费）衍射（远场衍射）。 Fresnel（菲涅尔）衍射（近场衍射）现象主要在图像模式下出现，而Fraunhofer（夫朗和费）衍射（远场衍射）主要是在衍射情况下出现。 小孔的直接衍射成像（不加透镜）就是一个典型的Fresnel（菲涅尔）衍射（近场衍射）现象。在电镜的图像模式下，经常可以观察到圆孔的菲涅尔环。 Fraunhofer（夫朗和费）衍射是远场衍射，它是平面波在与障碍物相互作用后发生的衍射。严格地讲，光束之间要发生衍射，必须有互相叠加，平行光严格意义上是不能叠加的，所以在没有透镜的前提下，夫朗和费衍射只是一种理论上的概念。但是在很多情况下，可以将衍射当成夫朗和费衍射来处理，X射线衍射就是这样一种情况。虽然X射线是照射在晶体中的不同晶面上，但是由于晶面间距的值远远小于厄瓦尔德球（X射线波长的倒数），即使测试时衍射仪的半径跟晶面间距比也是一个非常大的值，所以X射线衍射可以当成夫朗和费衍射处理，因为此时不同晶面上的X射线叠加在一点上时，它们的衍射角仍然会非常接近布拉格角。 论：X射线并非严格的夫朗和费衍射，但可以将其当成夫朗和费衍射处理。 电子衍射是有透镜参与的Fraunhofer（夫朗和费）衍射，所以与X射线衍射的相比，它才是严格的远场衍射。

点解原理及其应用

点解原理及其应用 1．(2017·滕州二中高三月考)下图所示装置中，已知电子由b 极沿导线流向锌。下列判断正确的是 ( ) A ．该装置中Cu 极为阴极 B ．一段时间后锌片质量减少 C ．b 极反应的电极反应式为H 2－2e －＋2OH － ===2H 2O D ．当铜极的质量变化为32 g 时，a 极上消耗的O 2的体积为5.6 L 2．(2017·荆州中学高三上学期月考)利用控制n (H 2S)∶n (FeCl 3)＝1∶2反应得到的产物再用电解法制氢，其工作原理如图所示。下列有关的说法错误的是( ) A ．惰性电极a 发生氧化反应 B ．Fe(OH)3胶体中滴加溶液X ，先有沉淀后沉淀溶解 C ．溶液Y 加热蒸发灼烧最终得到Fe 2O 3 D ．电解池总反应的离子方程式为2Fe 2＋＋2H ＋=====电解2Fe 3＋＋H 2↑ 3．(2017·陕西民院附中高三月考)早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠，反应原理为4NaOH(熔融)=====电解4Na ＋O 2↑＋2H 2O ；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠，反应原理为3Fe ＋4NaOH=====1 100 ℃ Fe 3O 4＋2H 2↑＋4Na ↑。下列有关说法正确的是( ) A ．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电极反应为Na ＋＋e －===Na B ．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强 C ．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数比为2∶1

D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如图)，电解槽中石墨极为阳极，铁为阴极 4．(2017·天水一中高三第一次月考)500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO－3)＝6 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是() A．上述电解过程中共转移2 mol电子 B．原混合溶液中c(K＋)为2 mol·L－1 C．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D．电解后溶液中c(H＋)为2 mol·L－1 5．(2017·成都七中高三零模)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是() A．铁是阳极，电极反应为Fe－6e－＋4H2O===FeO2－4＋8H＋ B．电解时电子的流动方向：负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极 C．若隔膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeO2－4 D．电解时阳极区pH 降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH升高(假设电解前后体积变化忽略不计) 6．(2017·枣阳高中高三第一次月考)电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，以下说法正确的是()

扫描电子显微镜基本原理和应用

扫描电子显微镜的基本原理和结构 下图为扫描电子显微镜的原理结构示意图。由三极电子枪发出的电子束经栅极静电聚焦后成 为直径为50mm的电光源。在2-30KV的加速电压下，经过2-3个电磁透镜所组成的电子光学系统， 电子束会聚成孔径角较小，束斑为5-10m m的电子束，并在试样表面聚焦。末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下，电子束在试样表面扫描。高能电子束与样品物质相互作用产生二次电 子，背反射电子，X射线等信号。这些信号分别被不同的接收器接收，经放大后用来调制荧光屏 的亮度。由于经过扫描线圈上的电流与显象管相应偏转线圈上的电流同步，因此，试样表面任意点发射的信号与显象管荧光屏上相应的亮点一一对应。也就是说，电子束打到试样上一点时，在荧光屏上就有一亮点与之对应，其亮度与激发后的电子能量成正比。换言之，扫描电镜是采用逐点成像的图像分解法进行的。光点成像的顺序是从左上方开始到右下方，直到最後一行右下方的 像元扫描完毕就算完成一帧图像。这种扫描方式叫做光栅扫描。 扫描电镜由电子光学系统，信号收集及显示系统，真空系统及电源系统组成。 1 电子光学系统 电子光学系统由电子枪，电磁透镜，扫描线圈和样品室等部件组成。其作用是用来获得扫描电子束，作为产生物理信号的激发源。为了获得较高的信号强度和图像分辨率，扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。 <1>电子枪： 其作用是利用阴极与阳极灯丝间的高压产生高能量的电子束。目前大多数扫描电镜采用热阴极电 子枪。其优点是灯丝价格较便宜，对真空度要求不高，缺点是钨丝热电子发射效率低，发射源直径较大，即使经过二级或三级聚光镜，在样品表面上的电子束斑直径也在5-7nm，因此仪器分辨率受到限制。现在，高等级扫描电镜采用六硼化镧（LaB6）或场发射电子枪，使二次电子像的分 辨率达到2nm。但这种电子枪要求很高的真空度。 扫描电子显微镜的原理和结构示意图

dsp原理及应用课后答案电子工业出版社

第二章 3、处理器工作方式状态寄存器 PMST 中的 MP/MC、 OVLY 和 DROM 三个状态位对 C54x 的存储空间结构各有何影响？ 当 OVLY= 0 时，程序存储空间不使用内部 RAM。当 OVLY= 1 时，程序存储空间使用内部RAM。内部 RAM 同时被映射到程序存储空间和数据存储空间。当 MP/ MC=0 时，4000H~EFFFH 程序存储空间定义为外部存储器； F000H~FEFFH 程序存储空间定义为内部ROM；当 MP/ MC=1 时， 4000H~FFFFH 程序存储空间定义为外部存储。DROM=0： 0000H~3FFFH——内部 RAM ； 4000H~FFFFH——外部存储器； DROM=1 ：0000H~3FFFH——内部 RAM； 4000H~EFFFH——外部存储器； F000H~FEFFH——片内ROM； FF00H~FFFFH——保留。 4 、 TMS320C54x 芯片的片内外设主要包括哪些电路？ ①通用 I/O 引脚②定时器③时钟发生器④主机接口 HPI⑤串行通信接口⑥软件可编程等待状态发生器⑦可编程分区转换逻辑 5、 TMS320C54x 芯片的流水线操作共有多少个操作阶段每个阶段执行什么任务完成一条指令都需要哪些操作周期？ 六个操作阶段:①预取指 P;将 PC 中的内容加载 PAB ②取指 F; 将读取到的指令字加载 PB③译码 D; 若需要，数据 1 读地址加载 DAB；若需要，数据 2 读地址加载 CAB；修正辅助寄存器和堆栈指针④寻址 A; 数据 1 加载 DB；数据 2 加载CB；若需要，数据 3 写地址加载 EAB⑤读数 R; 数据 1 加载 DB；数据 2 加载 CB；若需要，数据 3 写地址加载 EAB；⑥执行 X。执行指令，写数据加载 EB。 6、 TMS320C54x 芯片的流水线冲突是怎样产生的有哪些方法可以避免流水线冲突？答：’C54x 的流水线结构，允许多条指令同时利用 CPU 的内部资源。由于 CPU 的资源有限，当多于一个流水线上的指令同时访问同一资源时，可能产生时序冲突。解决办法①由 CPU 通过延时自动解决；②通过程序解决，如重新安排指令或插入空操作指令。为了避免流水冲突，可以根据等待周期表来选择插入的 NOP 指令的数量。 7、 TMS320C54x 芯片的串行口有哪几种类型？

1937年诺贝尔物理学奖——电子衍射

1937年诺贝尔物理学奖——电子衍射 1937年诺贝尔物理学奖授予美国纽约州纽约贝尔电话实验室的戴维森（Clinton Joseph Davisson，1881——1958）和英国伦敦大学的G.P.汤姆孙（Sir George Paget Thomson，1892—1975），以表彰他们用晶体对电子衍射所作出的实验发现。 20世纪20年代中期是物理学发展的关键时期。波动力学已经由薛定谔在德布罗意的物质波假说的基础上建立了起来，和海森伯从不同途径创立的矩阵力学，共同形成微观体系的基本理论。这一巨大变革的实验基础自然成了人们关切的课题，这就激励了许多物理学家致力于证实粒子的波动性。然而，直到1927年，才由美国的戴维森和英国的G.P.汤姆孙分别作出电子衍射实验。虽然这时量子力学已得到了广泛运用，但电子衍射实验的成功仍引起了世人的注意。 戴维森1881年10月22日出生在美国伊利诺斯州的布鲁明顿（Bloomington），早年在布鲁明顿公立学校读书。1902年中学毕业后，由于他的数学和物理成绩优异而获得芝加哥大学的奖学金，于当年9月进入芝加哥大学，在那里受教于密立根，曾一度当过密立根的助手，他在大学学习期间因付不起学费，一边教物理，一边攻读，是当时成绩最突出的一位学生，深受密立根喜爱，后来戴维森到普林斯顿（Princeton）大学工作，从事电子物理学的研究实习。正好著名的热电子发射专家里查森（O.W.Richardson）从英国应邀到普林斯顿大学作研究教授。密立根和里查森对戴维森都有很深的影响。戴维森有点口吃。教学效果不好，后来就放弃在大学任教，于1917年转入西部电气公司的工程部（现在叫贝尔电话实验室）从事研究工作，成绩卓著。他的研究集中在两个领域：热电子发射和二次电子发射。1921年，他和助手康斯曼（C.H.Kunsman ）在用电子束轰击镍靶的实验中偶然发现，镍靶上发射的“二次电子”竟有少数具有与轰击镍靶的一次电子相同的能量，显然是在金属反射时发生了弹性碰撞，他们特别注意到“二次电子”的角度分布有两个极大值，不是平滑的曲线。他们仿照卢瑟福α散射实验试图用原子核对电子的静电作用力解释这一曲线。显然，他们没有领悟到这是一种衍射现象。 后来，戴维森花了两年多的时间继续这项研究，设计和安装了新的仪器设备，并用不同的金属材料作靶子。工作虽然没有多大进展，但却为以后的工作作了技术准备。1925年，戴维森和他的助手革末（L.H.Germer，比戴维森小15岁）又开始了电子束的轰击实验。一次偶然的事件使他们的工作获得了戏剧性的进展。有一天，正当革末给管子加热、去气，用于吸附残余气体分子的炭阱瓶突然破裂了，空气冲进了真空系统，致使处于高温的镍靶严重氧化。过去这种事情也发生过，整个管子只好报废。这次戴维森决定采取修复的办法，在真空和氢气中加热、给阴极去气。经过两个月的折腾，又重新开始了正式试验。在这中间，奇迹出现了。1925年5月初，结果还和1921年所得差不多，可是5月中曲线发生特殊变化，出现了好几处尖锐的峰值。他们立即采取措施，将管子切开，看看里面发生了什么变化。经公司一位显微镜专家的帮助，发现镍靶在修复的过程中发生了变

光栅式光谱仪原理

一、平面衍射光栅的分光原理 （一）光栅方程式 反射式平面衍射光栅是在高精度平面上刻有一系列等宽而又等间隔的刻痕所形成的元件，一般的光栅在一毫米内刻有几十条至数千条的刻痕，刻划面积可达到600mm×400mm。 如图12-7所示，当一束平行的复合光入射到光栅上，光栅能将它按波长在空间分解为光谱，这是由于多缝衍射和干涉的结果。光栅产生的光谱，其谱线的位置是由多缝衍射图样中的主最大条件决定的。 如图12－7所示，相邻两刻线对应的光线和光线的光程差为： 见?物光? P196（5-71）式 从波动光学可知：多缝夫琅和费衍射的强度分布公式为： 相干光束干涉极大值的条件为：

由式（1）和（2）可得相邻两光线干涉极大值的条件——光栅方程式为： 式中i－－入射角 θ－－衍射角 d－－刻痕间距，通常称为光栅常数 m－－光谱级次，m＝ （3）式可改写成： （二）讨论 由（4）式看出，当栅距d和入射角i一定时， 1. 从级开始，不同波长的同一级主最大，按波长次序由短波向长波散开（图12-8）。2. m=0 时，零级光所有波长都混在一起，没有色散，称零级光谱。其位置对应于反射方 向，即在零级光两边，m>0 称正极光谱；m<0 称负级光谱。

（三）限制条件 最高光谱级次受条件 与光栅常数d成反比，在遵守（5）式条件下，d选小的可获得大的色散率。

实用中常用逆线色散率来表示，单位一般用nm/mm。 3.光栅的分辨率

（8）式就是光栅理论分辨率公式。可知：

图12－11中，入射狭缝S1和出射狭缝S2都位于色散系统的同一侧，都在M的焦面上。由入射狭缝S1发出的光束，经凹面反射镜M反射后成为平行光束，投射到光栅G上，经光色散后的光束重新投射到M上，经M聚焦由平面镜M1转折到S2狭缝射出。

选区电子衍射分析

选区电子衍射分析实验报告 一、实验目的 1、掌握进行选区衍射的正确方法； 2、学习如何对拍摄的电子衍射花样进行标定； 3、通过选区衍射操作，加深对电子衍射原理的了解。

二、实验内容 1、复习电镜的操作程序、了解成像操作、衍射操作的区别与联系； 2、以复合材料（Al2O3+TiB2）/Al为观察对象，进行选区衍射操作，获得衍射花样； 3、对得到的单晶和多晶电子衍射花样进行标定。 三、实验设备和器材 JEM-2100F型TEM透射电子 显微镜 四、实验原理 选区电子衍射就是对样品中感兴趣的微区进行电子衍射，以获得该微区电子衍射图的方法。选区电子衍射又称微区衍射，它是通过移动安置在中间镜上的选区光栏（又称中间镜光栏），使之套在感兴趣的区域上，分别进行成像操作或衍射操作，实现所选区域的形貌分析和结构分析。

图1即为选区电子衍射原理图。平 行入射电子束通过试样后，由于试样 薄，晶体内满足布拉格衍射条件的晶面 组（hkl）将产生与入射方向成2θ角的 平行衍射束。由透镜的基本性质可知， 透射束和衍射束将在物镜的后焦面上 分别形成透射斑点和衍射斑点，从而在 物镜的后焦面上形成试样晶体的电子 衍射谱，然后各斑点经干涉后重新在物 镜的像平面上成像。如果调整中间镜的 励磁电流，使中间镜的物平面分别与物 镜的后焦面和像平面重合，则该区的电 子衍射谱和像分别被中间镜和投影镜 放大，显示在荧光屏上。 显然，单晶体的电子衍射谱为对称于中心透射斑点的规则排列的斑点群。多晶体的电子衍射谱则为以透射斑点为中心的衍射环。非晶则为一个漫散的晕斑。 （a）单晶（b）多晶（c）非晶 图2电子衍射花样 五、实验步骤 通过移动安置在中间镜上的选区光栏（又称中间镜光栏），使之套在感兴趣的区域上，分别进行成像操作或衍射操作，实现所选区域的形貌分析和结构分析。具体步骤如下： （1）由成像操作使物镜精确聚焦，获得清晰形貌像。

原电池原理及其应用

学科：化学 教学内容：原电池原理及其应用 【基础知识精讲】 以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理：负极发生氧化反应，正极发生还原反应.紧抓这个基本原理去解决各种类型的原电池问题. 【重点难点解析】 重点：①原电池原理； ②金属的腐蚀原理与防护. 难点：金属的电化学腐蚀与防护. 1.正确判定原电池 2.原电池正极和负极的确定 (1)由两极的相对活泼性确定. (2)由电极现象确定.通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成，电极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极. 3.原电池工作原理：以Cu-Zn原电池为例.

负极(锌板)：Zn-2e=Zn2+被氧化，锌板不断溶解； 正极(铜板)：2H+2e=H2↑被还原，表面置出气泡. 电子流动方向：负极(Zn)经导线正极(Cu). Cu-Zn原电池发生的总反应跟锌和酸的反应是一致的，但电子却经外接导线发生迁移，形成持续的电流，使化学能转化为电能. 构成原电池的反应必须能自发地进行氧化还原反应.从理论上讲，任何一个氧化还原反应都可设计成原电池，只不过要求氧化反应和还原反应必须在两极上分别进行，使与两极连接的导线里，产生持续电流. 【难题巧解点拨】 例1：把a,b,c,d4块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池.若a,b相连时，a为负极；c,d相连时，d上产生大量气泡；a，c相连时，电流由c经导线流向a；b、d相连时，电子由d经导线流向b，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为( ) A.a＞b＞c＞d B.a＞c＞d＞b C.c ＞a＞b＞d D.b＞d＞c＞a 分析：根据原电池原理，较活泼的金属为负极，被氧化溶解；相对不活泼的金属为正极，冒气泡或析出金属.电子由负极经外电路流向正极，电流方向与电子方向相反等进行推断可得： a＞c＞d＞b 答案为B. 例2下列装置能够组成原电池，产生电流的是( ) 分析：根据构成原电池的条件必须同时满足：(1)要有活泼性不同的两个电极.(2)要有电解质溶液.(3)要有导线，能形成闭合回路. 用此条件进行判断：在A中两个电极的金属相同，不符合条件，在(D)中没有电解质溶液，乙醇是非电解质.故只有B、C符合条件 答案：BC 例3：银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为： 2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+2H2O 此电池放电时，负极上发生反应的物质是( ) A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn 分析：根据原电池工作原理，负极上发生氧化反应.元素化合价会升高，所以在放电过程中被氧化的是Zn，即Zn为负极. 答案:为D 【命题趋势分析】 常考知识点： 1.原电池的概念、工作原理 2.电极反应和电池反应 3.原电池原理的应用

反射高能电子衍射

反射高能电子衍射Reflection high energy electron diffraction 反射高能电子衍射是高能电子衍射的一种工作模式。它将能量为10～50keV的单能电子掠射(1°～3°)到晶体表面，在向前散射方向收集电子束，或将衍射束显示于荧光屏。 简介 一幅反射高能衍射图只能给出倒易空间（见倒易点阵）某个二维截面，从衍射点之间的距离可确定相应的晶面间距。旋转样品，可以在荧光屏上得到不同方位角的二维倒易截

面，从而仍可获得表面结构的全部对称信息。 由于在晶体中电子散射截面远大于X 射线的散射截面，加之掠射角小，从而使反射高能衍射与低能电子衍射一样具有表面灵敏度（约10～40┱）,但它不仅限于作单晶表面结构分析，也可用于多晶、孪晶、无定形表面及微粒样品的表面结构分析。反射高能电子衍射得到广泛运用是与分子束外延技术发展有关。它可用于原位观察外延膜生长情况，为改进生长条件提供依据。与低能电子的情况有所不同，高能电子束与晶体相

互作用中非弹性散射较弱，其强度分析的理论还处于探索之中 装置 最简单的电子衍射装置。从阴极K发出的电子被加速后经过阳极A的光阑孔和透镜L到达试样S上，被试样衍射后在荧光屏或照相底板P上形成电子衍射图样。由于物质（包括空气）对电子的吸收很强，故上述各部分均置于真空中。电子的加速电压一般为数万伏至十万伏左右，称高能电子衍射。为了研究表面结构，电子加速电压也可低达数千甚至数十伏，这种装置称低能电子衍射装置。

模式 电子衍射可用于研究厚度小于0.2微米的薄膜结构，或大块试样的表面结构。前一种情况称透射电子衍射,后一种称反射电子衍射。作反射电子衍射时，电子束与试样表面的夹角很小，一般在1゜～2゜以内，称掠射角。 自从60年代以来，商品透射电子显微镜都具有电子衍射功能（见电子显微镜），而且可以利用试样后面的透镜，选择小至1微米的区域进行衍射观察，称为选区电子衍射，而在试样之后不用任何透镜的情形称高分

压电效应原理及其运用

压电效应原理及其运用10印1 周文勇100210129 压电效应就是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。压电效应产生的根本原因是在缺少对称中心的晶态物质中，由电极化强度产生与电场强度成线性关系的机械变形和反之由机械变形产生电极化强度的一种现象。压电效应表明了石英晶体的力学性质和电学的耦合 压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中也占有重要的地位。压电效应在生活中的运用十分广阔，比如我们常用的打火机就是运用压电效应来点火的。 压电效应的运用： 压电驱动器利用逆压电效应，将电能转变为机械能或机械运动，聚合物驱动器主要以聚合物双晶片作为基础，包括利用横向效应和纵向效应两种方式，基于聚合物双晶片开展的驱动器应用研究包括显示器件控制、微位移产生系统等。要使这些创造性设想获得实际应用，还需要进行大量研究。电子束辐照共聚合物使该材料具备了产生大伸缩应变的能力，从而为研制新型聚合物驱动器创造了有利条件。在潜在国防应用前景的推动下，利用辐照改性共聚物制备全高分子材料水声发射装置的研究，在美国军方的大力支持下正在系统地进行之中。除此之外，利用辐照改性共聚物的优异特性，研究开发其在医学超声、减振降噪等领域应用，还需要进行大量的探索。 压电材料除了以上用途外还有其它相当广泛的应用。如鉴频器、压电震荡器、变压器、滤波器等。压电元件一般由两块压电晶片组成。在压电晶片的两个表面上镀有电极，并引出引线。在压电晶片上放置一个质量块，质量块一般采用比较大的金属钨或高比重的合金制成。然后用一硬弹簧或螺栓，螺帽对质量块预加载荷，整个组件装在一个原基座的金属壳体中。为了隔离试件的任何应变传送到压电元件上去，避免产生假信号输出，所以一般要加厚基座或选用由刚度较大的材料来制造，壳体和基座的重量差不多占传感器重量的一半。 测量时，将传感器基座与试件刚性地固定在一起。当传感器受振动力作用时，由于基座和质量块的刚度相当大，而质量块的质量相对较小，可以认为质量块的惯性很小。因此质量块经受到与基座相同的运动，并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。这样，质量块就有一正比于加速度的应变力作用在压电晶片上。由于压电晶片具有压电效应，因此在它的两个表面上就产生交变电荷（电压），当加速度频率远低于传感器的固有频率时，传感器给输出电压与作用力成正比，亦即与试件的加速度成正比，输出电量由传感器输出端引出，输入到前置放大器后就可以用普通的测量仪器测试出试件的加速度；如果在放大器中加进适当的积分电路，就可以测试试件的振动速度或位移。 无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料，兼备无机和有机压电材料的性能，并能产生两相都没有的特性。因此，可以根据需要，综合二相材料的优点，制作良好性能的换能器和传感器。它的接收灵敏度很高，比普通压电陶瓷更适合于水声换能器。在其它超声波换能器和传感器方面，压电复合材料也有较大优势。国内学者对这个领域也颇感兴趣，做了大量的工艺研究，并在复合材料的结构和性能方面做了一些有益的基础研究工作，目前正致力于压电复合材料产品的开发。随着技术的发展，压电效应的运用在生活中运用越来越广泛。

反射式衍射光栅

分光计是用来把光源激发出来的复合光展开成光谱的一种仪器，这种仪器的主要作用使复合光色散。使之成为各种不同波长的光叫做光的色散或叫分光。有棱镜和光栅二种，以棱镜为色散元件做成的分光仪，有水晶、玻璃、萤石等多种分光仪。以光栅为色散元件的分光仪又有平面衍射光栅或凹面衍射光栅分光仪之分。由于光栅刻划技术和复制技术进一步的提高，光栅已广泛应用于光电直读光谱仪中。光栅与棱镜比较具有一系列优点。首先棱镜的工作光谱区受到材料透过率的限制；在小于120nm真空紫外区和大于50微米的远红外区是不能采用的，而光栅不受材料透过率的限制，它可以在整个光谱区中应用。 光栅的角色率几乎与波长无关，光栅角色散在第一级光谱中比棱镜大，不过在紫外250nm 时石英角色散比光栅角色率大。光栅的分辨率比棱镜大；由于光栅具有上述优点将更进一步得到应用。 衍射光栅的制造 一般说来，任何一种具有空间周期性的衍屏的光学元件都可以称为光栅，如果在一块镀铝的光学玻璃毛胚上刻划一系列等宽，等距而平行的狭缝就是透射光栅。如在一块镀铝的光学玻璃毛胚上刻出一系列剖面结构象锯齿形状，等距而平行的刻线这就是一块反射光栅。 现代光栅是一系列刻划在铝膜上的平行性很好的划痕的总和，为了加强铝膜与玻璃板的结构的结合力，在它们之间镀一层铬膜或钛膜。在光学光谱区采用光栅刻划密度为0. 5—2400条／毫米。目前大量采用的600条／毫米，1200条／毫米，2400条／毫米。 为了保持划痕间距d无变化，因此对衍射光栅的刻划条件要求很严。经验证明，对光栅刻划室的温度要求保持0．01—0．0313变化范围，光栅刻划机工作 台的水平振动不超过1—3微米，光栅刻划室应该清洁，要 避免通风带来的灰尘，光栅刻划室的相对湿度不应超过60—70％。光栅毛胚大多应有学玻璃和熔融石英研磨制成，结构如图。 毛胚应该加工得很好，其表面形状和局部误差要求甚严。任何表面误差将使衍射光束的波前发生变形，从而影响成象质量和强度分布。 为了提高真空紫外区反射率，铝膜上还镀上一层氟化镁。 制造光栅的方法有机械刻划，光电刻划，复制方法和全息照相刻划四种。 机械刻划是古老方法，但可靠，间隙刻划技术比较成熟。但要刻划一块100X100mm的光栅(刻划机的刻划速度为15—25条／分)计算须要4个昼夜。因此要求机器、环境在长时间内保持精确恒定不变。 光电刻划就是利用光电控制的方法可以在某种程度上排除光栅刻划过程中机械变动和环境条件改变所产生的各种刻划误差。它一方面提高了光栅刻划质量，另方面也能在一定程度上简化机械结构、降低个别零件的精度和对周围环境的要求。 光栅复制 光栅刻划时间长和效率低，因此成本很高，不能满足光谱仪器的需求。目前复制法有二种：一次复制法就是真空镀膜法。二次复制法是明胶复制法。一次复制法是一次制成，而二次复制法是先复制母光栅的划痕，然后用该划痕印划在毛胚的明胶上。 二次复制的工艺比较烦琐，但需要设备和条件都比较简单，明胶法复制光栅质量是比母光栅差些。 右图是一次复制法的工艺过程图， 1和2是母光栅的基板和铝膜，涂上一层薄 的硅油d的清洁的母光栅水平地置于真空