2012年电子显微镜短期授课培训计划（草案）
2012-03-07 中国电子显微镜学会 电子显微镜与电子显微术是利用电子束实现物质的微观成像与局域化学分析。由于电子波长短，如300kV加速电压的电子波长小于0.002nm，因此我们可用电子波分辨原子结构和在此尺度上进行化学分析。目前最好的电子显微镜其分辨率已可达到0.05nm， 即在0.05nm尺度上成像和进行化学成分与化学键的分析。然而，可见光的最短波长，紫光为400nm，这两种手段在分辨率上有三个量级以上，可见电子显微镜在现代材料，特别是纳米技术的研发中具有不可替代的作用，被称为纳米科学的“眼睛”。 譬如，单壁纳米碳管的壁厚为0.33nm，各种功能纳米线为直径50nm以下，量子点位为几nm，等等。这些纳米材料的诞生为电子显微术提出了新的要求。同时，生命科学的快速发展也使生物电镜技术特别是各种类型的生物样品的制备技术提出了更高的需求。 电子显微镜不仅用于科研界，而且在半导体、冶金、化工等工业界也有广泛应用。目前国内有数千台电镜在运行，且每年增添量为400至500台，已经形成一高技术专业领域，而且这种需求会随着经济发展而增加，并在大型专业仪器的领域具普遍性。 电子显微镜的光学系统非常复杂，非光学显微镜可比。专业电子显微镜工作者需要有电子光学、固体物理、化学与晶体学等背景知识，并具有相当时间的操作实践，才能掌握。在国内外高校中，电子显微学一般列为研究生课程，而且在学习时理论课与实验课必须同时进行，学生才可能学懂和掌握操作技术。 【短期培训计划】 针对目前高等院校中极少有专业电镜课程开设的状况，而设置在高校、研究所、工业界的电镜室非常需要培养和提高专业电镜工作者的状况，我们拟定了如下课程计划，即以短期培训，‘授课-实验’交替进行，一周内理解并掌握一定的原理和实验技能的方法。 扫描电子显微镜(SEM)短期课程计划 Ⅰ. SEM基础课程 对象与目的：初学人员或希望从新学习者，经此课程学习扫描电镜原理并达到可独立操作。 授课内容：⑴ 扫描电子显微镜结构与光学系统（I） ⑵ 电子束与样品的相互作用与成像原理 ⑶ 常用扫描电镜的样品制备方法（包括生物样品） 实验安排：⑴ SEM的基本操作方法(电镜的启动,样品的安装和更换,条件的设定及观察图像) ⑵ 不同电压和不同模式下成像 ⑶ EDS能谱获得 Ⅱ. SEM中级课程A 对象与目的：为有一定扫描电镜基础的人员（不低于30小时电镜操作）进一步掌握一些现代扫描技术的方法。 授课内容：⑴ 扫描电子显微镜结构与光学系统（II）及现代扫描电镜中成像办法 ⑵ X射线能谱分析原理与化学分析方法 ⑶ 扫描电子显微镜的维护的原则 实验安排：⑴ 利用低电压/减速模式从导电性差的样品直接获得高质量像 （2）利用X射线能谱仪实现一维和二维化学分析 （3）扫描电子显微镜的真空系统维护，更换电镜灯丝等 （4）生物样品制备的关键步骤 III. SEM中级课程B – 低真空环境扫描成像原理与技术 （内容另列） IV. SEM中级课程C – 低温生物电镜技术 （内容另列） V. SEM高级课程A – 电子束诱导的阴极荧光原理与光谱像 （内容另列） VI. SEM高级课程B –电子束感生电流原理与半导体器件电荷（空穴）分布像 （内容另列） VII. SEM高级课程C – 电子背散射衍射原理与晶体取向测定 （内容另列） 透射电子显微镜(TEM)短期课程计划 Ⅰ. TEM基本课程： 对象与目的：初学人员或希望从新学习者，经此课程学习透射电镜原理并达到可独立操作的基本要求。 授课内容：⑴ 透射电子显微主讲结构与电子光学系统。 ⑵ 电子与薄晶体的相互作用——运动学成像理论。 ⑶ 原子分辨的高分辨像基本原理(动力学散射)。 ⑷ 扫描透射原理与EDS扫描分析。 实验安排：⑴ TEM(FEI 200 kV场发射)基本操作方法(电镜的启动,样品的安装和更换,条件的设定及观察图像)。 ⑵ HR-TEM原子像的获得与相应电子衍射谱。 ⑶ STEM模式成像与扫描分析(一维线扫与二维面扫EDS谱与像的获得)。 ⑷不同生物样品制备的要点与关键步骤 Ⅱ. TEM中级课程A – 膜材料缺陷的电镜观察（以半导体为例） 对象与目的：为有一定透射电镜基础的人员（不低于30小时电镜操作）进一步掌握一些实用透射电镜技术的方法。 授课内容：⑴ 电子衍射原理与衍射图的标定。 ⑵ 晶体学基础与结构确定。 ⑶ 晶体缺陷观察的衍射衬度原理。 实验安排：⑴ 晶体倾转与电子衍射图的获得。 ⑵ 双光束衍衬像的明场、暗场和弱束方法。 Ⅲ. TEM中级课程B – 材料微结构的电镜研究方法（以纳米材料为例） 对象与目的：为有一定透射电镜基础的人员（不低于30小时电镜操作）进一步掌握一些实用透射电镜技术的方法。 授课内容：⑴ 电子衍射原理与电子衍射图的标定。 ⑵ 晶体学基础与利用电子衍射确定结构。 ⑶ 利用电子衍射与高分辨像确定晶体、界面、层错等结构。 实验安排：⑴ 晶体倾转与定取向电子衍射图的获得。 ⑵ 高分辨系列像方法。 ⑶ 电子衍射图模拟程序使用与空间群的确定。 IV. TEM高级课程A – 原子分辨成像理论与实验（透射模式） 对象与目的：已完成中级课程A 或 B，（不低于100小时电镜操作）进一步掌握一些现代透射电镜的理论与技术。 授课内容：⑴ 电子衍射的动力学理论与计算 ⑵ 电子显微镜光学系统的成像原理（CTF） ⑶ 高分辨电子显微像的模拟方法 实验安排：⑴ 晶体的高分辨电子显微像的试验条件与系列欠焦像的正确获得 ⑵ 晶体二维投影原子像的多层法计算与模拟动力学电子衍射谱 V. TEM高级课程B – 原子分辨成像理论与实验（扫描透射模式）（内容另列） VI. TEM高级课程C – 电子能量损失谱 （EELS）（内容另列） VII. TEM高级课程 D – 微米-纳米粒子-多孔材料的三维成像 （TEM和STEM模式）（内容另列） 【授课与实验的时间安排】 每一期课程为五天，其中包括周末两整天，以便于保证最大可能的上机时间。授课一般为白天，三次，每次3-4小时 （即 授课： 4 h*3天 = 12 h.）。 实验课不低于两台电镜，在五天内提供不低于60小时机时。一般三人一组，每次3 -4 小时，不低于4次，即每个学员不低于5 电镜小时。 根据课程总安排，每期学员总数为12人。 【联系方式】 材料科学：张锦平（中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所测试分析平台； 电话：13776040796（手机）；0512-62872601（办）；E-mail：jpzhang2008@sinano.ac.cn）；李宁春（中国电子显微镜学会；电话：010-82671519；13910743390）；胡萍（中国电子显微镜学会；电话：010-82673560） 生命科学：马洪骏（石家庄市河北医科大学电镜实验中心；电话：13833101505（手机）； 0311-86265570（办）；e-mail：mahongj@hebmu.edu.cn）；李宁春（中国电子显微镜学会；电话：010-82671519；13910743390）；胡萍（中国电子显微镜学会；电话：010-82673560） 【收费标准】 电话咨询 【评分办法】 1. 完成初级课程并考核通过，得2分； 2. 完成一期中级课程并考核通过，得3分； 3. 完成一期高级课程并考核通过，得4分。 凡得到8分以上者，按得分可给予不同级别的《电子显微学会》证明。
