扫瞄式电子显微镜实作训练教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 微观形貌
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• 实验指导

　　本书对电子显微镜的结构、操作原理、发展沿革与在材料科学上的应用做初步的介绍。利用电子显微镜的强大功能，在科学研究上可以提供研究者诸多的讯息以分析了解材料的特性、表面型貌、剖面状态、晶粒分佈、薄膜厚度、元素成份与定量均可从电子显微镜的分析结果中得知。

　　本书第一部分介绍电子显微镜的基本工作原理，同时对桌上型可携扫瞄式电子显微镜（日立TM-1000型）的操作做说明。本书提供众多分析图片，配合文字内容的解说及论述，使读者能更清楚了解电子显微镜。

　　第二部分实验范例，简介质子交换膜燃料电池，及分析量测质子交换膜之膜厚，由观察电子显微镜的影像，进而提供研究者甚多的材料功能讯息及研究成果。最后介绍金属粉体之表面形貌与破裂面影像分析，此项实验范例先简介储氢合金，再针对实验范例探讨储氢合金粉体在质子交换膜上增湿性的运用。并使用TM-1000型桌上型扫瞄式电子显微镜及冷阴极场发射电子显微镜作粒径分佈分析，提供研究者所须的讯息。

　　集合上述众多论述，说明使用电子显微镜在科学分析上的重要性，可以带来鉅细靡遗的新资讯，让研究者更能亲近及了解奈米微观世界。

作者简介

薛富盛

现职：国立中兴大学研究发展处研发长
　　　国立中兴大学材料科学与工程学系特聘教授
　　　国科会工程处材料工程学门召集人
　　　奈米国家型科技教育人才培育总计划计画主持人
　　　国科会科教处中区大众科学教育系列演讲计画主持人
　　　台湾氢能暨燃科电池学会理事
　　　中华民国防蚀工程学会理事
　　　中国材料科学学会监事
　　　中华民国显微镜协会理事
　　　台湾金属热处理学会理事

学历：美国康乃尔大学材料科学与工程学系博士
　　　美国康乃尔大学材料科学与工程学系硕士

经历：国立中兴大学材料工程学系教授兼系主任
　　　国立中兴大学材料工程学所教授兼所长
　　　台湾镀膜科技协会理事长

吕福兴

现职：国立中兴大学材料科学与工程学系教授

学历：美国康乃尔大学材料科学与工程学系博士
　　　美国德拉瓦大学材料科学系硕士

经历：国立中兴大学材料科学与工程学系系主任
　　　国立中兴大学工学院工科中心组长

吴宗明

现职：国立中兴大学材料科学与工程学系教授
　　　国立中兴大学研究发展处学术发展组组长

学历：美国凯斯西储大学分子科学与工程学系博士
　　　美国凯斯西储大学分子科学与工程学系硕士

许薰丰

现职：国立中兴大学材料工程学系助理教授

学历：国立清华大学材料科学工程学系博士

黄荣鑫

现职：国立中兴大学材料科学与工程学系博士班研究生

学历：私立中原大学机械所硕士

经历：美商(木百)诚(台湾分公司)中区副理

赵文恺

现职：国立中兴大学材料科学与工程学系博士班研究生

学历：国立中兴大学材料所硕士

《现代光学成像技术：从基础理论到前沿应用》 书籍简介 本书旨在为光学工程、物理学、材料科学以及精密仪器领域的学生、研究人员和工程师提供一个全面而深入的视角，探讨当代光学成像技术的核心原理、关键元件、系统设计与实际应用。全书内容覆盖了经典光学成像的理论基石，并重点聚焦于高分辨率、高灵敏度和多功能化的现代成像方法，旨在弥补当前市场上现有教材在系统集成与前沿技术交叉融合方面的不足。 第一部分：光学成像的基础物理与数学模型 本部分奠定了理解复杂成像系统的理论框架。我们从电磁波在介质中的传播规律讲起，详细阐述了波动光学的基础，包括光的干涉、衍射和偏振现象。着重分析了傅里叶光学在成像过程中的核心作用，特别是傅里叶变换在描述系统的调制传递函数（MTF）和点扩散函数（PSF）中的应用。 随后，深入探讨了成像系统的几何光学模型，包括透镜的像差理论。不仅仅停留在传统的球差、彗差和像散的定性描述，而是通过Zernike多项式对高阶像差进行精确的数学量化，并介绍如何利用光学设计软件进行像差校正和系统优化。此外，详细介绍了光子统计学在低光照成像中的重要性，并引入了信噪比（SNR）的精确计算方法，为后续的图像质量评估打下基础。 第二部分：核心成像元件与系统构建 本部分聚焦于构成现代光学系统的关键物理组件及其性能指标。 2.1 现代光学镜头设计与制造： 详细解析了非球面透镜的设计原理及其在消除传统球差中的优势。对比了玻璃镜片、高分子材料镜片和晶体光学元件的特性，讨论了薄膜减反射涂层技术对系统透过率和杂散光控制的决定性影响。 2.2 探测器技术的前沿进展： 全面梳理了电荷耦合器件（CCD）、互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器的结构、工作原理及关键性能参数（如量子效率、满井容量、暗电流）。特别辟章节讨论了先进的背照式（BSI）技术、全局快门与卷帘快门的工作差异，以及面向特定光谱范围（如近红外、紫外）的专用探测器技术。 2.3 光学系统集成与公差分析： 强调了理论设计到实际制造的转化过程。介绍了光学装配中的关键技术，如自准直仪的使用、对准和平移的精密调整。系统地阐述了公差分析（Tolerance Analysis）的方法论，如何根据制造精度、工作环境和性能指标，确定对元件位置和元件参数的允许偏差范围，确保批量生产的一致性。 第三部分：高分辨率与先进成像技术 本部分深入探讨了超越传统衍射极限的成像技术，以及用于获取多维度信息的先进方法。 3.1 超分辨率成像的理论与实践： 详细介绍了实现光学显微镜分辨率突破的几种主流技术。包括基于荧光标记的STED（受激发射损耗）技术，其激发光束和甜甜圈形“耗竭光束”的耦合机制；STORM/PALM等单分子定位显微技术，重点讲解了随机开关和图像重建算法（如高斯拟合）。同时，探讨了计算成像中新兴的稀疏表示理论在超分辨率重建中的应用。 3.2 计算光学成像（Computational Imaging）： 这一章是本书的重点之一。它着眼于将图像采集与后期的计算处理深度融合。详细解析了计算层析成像（CTI）的基本数学框架，如X射线成像中的迭代重建算法（如Filtered Back Projection, ART）。重点介绍了基于相位板或编码孔径的单次快照成像技术，如数字微镜器件（DMD）在编码和解码过程中的灵活应用，以及如何通过机器学习方法来加速或优化复杂成像系统的反问题求解。 3.3 多维信息捕获技术： 探讨了如何从光场中提取除强度和空间信息外的其他维度信息。包括偏振成像技术，如何通过黎曼-史托克斯矢量描述偏振态，并利用偏振片阵列捕获Stokes参数；以及光谱成像技术，从传统的滤波轮盘系统，到利用声光可调谐滤波器（AOTF）实现快速光谱采样的原理与应用。 第四部分：图像处理、质量评估与应用案例 本部分关注如何处理获取的原始数据，并评估成像系统的实际性能，最后通过具体案例展示技术集成。 4.1 图像增强与恢复： 涵盖了从基础的去噪算法（如中值滤波、维纳滤波）到更高级的基于统计模型和机器学习的图像恢复方法。详细介绍了反卷积技术，如何利用已知的PSF对模糊图像进行去模糊处理，并讨论了逆滤波、Wiener滤波以及迭代盲反卷积的局限性与适用场景。 4.2 图像质量的量化评价： 强调了客观评价标准的重要性。详细解释了如何根据MTF测量系统空间频率响应，以及如何通过信噪比（SNR）、峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM）等指标对图像质量进行量化比较。 4.3 实际系统集成与故障诊断： 本章提供了从实验室到工业应用的桥梁。通过对比分析工业机器视觉系统、遥感光学系统和生物医学成像系统的设计约束，展示了不同应用场景下对光学、电子和算法的选择取舍。最后，提供了一套系统的光学系统故障排除指南，从光路对中到探测器响应异常的诊断流程。 总结 《现代光学成像技术：从基础理论到前沿应用》力求成为一本既能打下坚实理论基础，又能指导前沿实验操作的综合性参考书。它不仅涵盖了传统光学系统构建的精髓，更以计算和信息科学的视角，引领读者探索未来光学成像的无限可能。本书特别注重理论与实际数据的关联性，通过大量的图表和案例分析，帮助读者建立起从光子到像素的完整认知链条。

第一章　绪论

　　1-1　电子显微镜发展简介
　　　　1-1-1　发展沿革
　　　　1-1-2　电子显微镜在材料科学上的应用
　　　　1-1-3　电子显微镜近年发展趋向
　　1-2　电子显微镜结构与操作原理
　　　　1-2-1　电子束与物质的交互作用
　　　　1-2-2　SEM入射电子束与试片作用的interaction volume
　　　　1-2-3　扫描式电子显微镜的像建立
　　　　1-2-4　电子显微镜的结构
　　　　1-2-5　电子枪
　　　　1-2-6　像差
　　　　1-2-7　SEM试片制备
　　　　1-2-8　SEM个产业用途
　　1-3　可携式扫描电子显微镜操作顺序说明

第二章　实验范例

　　实验一：燃料电池质子交换膜膜厚测量
　　　　2-1　质子交换膜燃料电池简介
　　　　　　2-1-1　燃料电池的优点与发展
　　　　2-2　质子交换膜燃料电池结构简介
　　　　　　2-2-1　双极板(Bipolar plate)
　　　　　　2-2-2　膜电极组(Membrane electrode assembly)
　　　　2-3　实验分析
　　　　　　2-3-1　添加金属颗粒重铸之质子交换膜表面
　　　　　　影像分析及重铸之质子交换膜热压前后的膜厚分析
　　实验二：金属表面刮痕影像分析
　　　　3-1　金属材料金相分析
　　　　　　3-1-1　金相定性与定量分析
　　　　　　3-1-2　金相分析应用
　　　　3-2　金属膜表面刮痕测试简介
　　　　　　3-2-1　影响实验的因素
　　　　3-3　实验分析
　　实验三：骨骼表面影像分析
　　　　4-1　骨骼疏松与强化简介
　　　　　　4-1-1　造成骨质疏松高的因素及危险群
　　　　　　4-1-2　含钙食物一览表
　　　　4-2　相关研究参考－骨组织为结构与奈米机械性质之研究
　　　　4-3　实验分析
　　实验四：储氢合金粉体破裂面影像分析
　　　　5-1　储氢合金简介
　　　　5-2　储氢合金的分类
　　　　5-3　储氢合金吸放氢动力学与热力学
　　　　　　5-3-1　储氢合金吸放氢动力学
　　　　　　5-3-2　储氢合金热力学
　　　　5-3　实验结果

第三章　参考文献

评分☆☆☆☆☆

这本《扫瞄式电子显微镜实作训练教材》真是太及时了！过去想接触 SEM（扫描电子显微镜），不是得花大钱去上外面专业的课程，不然就是只能靠着网路上零散的影片和文章自己摸索，效率实在不高，而且很多细节操作上的风险也担心会操作失误损坏仪器。这本教材从最基础的原理介绍，到样品的前处理、仪器的操作步骤，甚至到数据分析和图像解读，都写得非常详尽，就像手把手带着你一样。我特别欣赏它在“样品制备”部分花了很大的篇幅，因为这真的是影响 SEM 图像品质的关键。从导电处理、固定、切割到干燥，每一个环节都有详细的图示和文字说明，像是金属样品和生物样品的处理方式差异，还有不同材料需要注意的细节，都解释得很清楚。教材中还穿插了不少“疑难杂症”的处理技巧，例如样品起电、图像模糊、分辨率不足等常见问题，以及对应的排除方法，这部分对我这种初学者来说简直是救星，能省下我很多宝贵的实验时间和精力。光是看这个教材的架势，就知道作者在实际教学上一定经验丰富，才能将复杂的 SEM 操作整理得如此有条理且易于理解。

评分☆☆☆☆☆

我一直对微观世界的奥秘充满好奇，而扫描电子显微镜（SEM）无疑是探索这个世界的利器。过去总是觉得 SEM 操作非常高深莫测，好像只有在大学实验室或者大型研究机构才能接触到。这本《扫瞄式电子显微镜实作训练教材》的出现，完全颠覆了我的看法！它不仅仅是一本操作手册，更像是一位经验丰富的导师，带着读者一步一步走进 SEM 的世界。教材的结构安排非常合理，从 SEM 的基本成像原理出发，深入浅出地解释了电子枪、扫描系统、探测器等核心组件的工作机制。我尤其喜欢它在“操作流程”部分设计的图文并茂的步骤解析，每一个按钮的功能、每一个参数的意义，都得到了清晰的阐述。而且，教材还贴心地提供了不同类型样品的观察案例，并针对不同情况给出了操作建议，这让我能够更好地将理论知识应用于实际。书中关于“真空系统”的维护和故障排除，更是让我受益匪浅，以往总担心不小心损坏昂贵的真空系统，现在有了这本教材，心里踏实多了。

评分☆☆☆☆☆

一本好的实作教材，最关键的就是要能让读者“看得懂、做得到”。《扫瞄式电子显微镜实作训练教材》在这方面做得非常出色。首先，它的语言表达清晰流畅，没有使用过多晦涩难懂的专业术语，即使是初学者，也能轻松理解。其次，书中大量的插图和图示，让抽象的操作步骤变得直观易懂，我常常对照着图来理解文字描述，学习效率大大提高。更重要的是，教材的编写者显然非常了解读者在实际操作中可能会遇到的困难，并在书中预设了许多“疑难解答”环节。比如，关于如何调整电子枪的“灯丝”寿命，如何避免样品在真空室中“气化”，以及如何正确地进行“聚焦”和“像差”的校正，这些都是我过去在摸索中常常遇到的问题。这本书提供了非常有针对性的解决方案，让我在实际操作中少走了很多弯路，也让我对 SEM 的掌握更加得心应手。

评分☆☆☆☆☆

对于需要实际操作扫描电子显微镜的实验室工作人员或学生来说，《扫瞄式电子显微镜实作训练教材》绝对是一本不可或缺的工具书。这本书最大的亮点在于其“实操性”非常强，它不是那种空泛地讲解理论的教材，而是非常注重实际操作的细节和技巧。从仪器的开机、参数设置，到样品台的移动、聚焦、调整，每一步都写得非常详细，甚至连一些容易被忽略的细微操作，书中也都有提及。我特别看重的是它关于“图像采集与优化”的章节，里面讲解了如何根据样品特性选择合适的放大倍率、加速电压、探头类型，以及如何进行图像的降噪、增强等处理，这对于获得高质量的 SEM 图像至关重要。书中还提供了不少“避坑指南”，点出了在实际操作中常见的错误和误区，并给出了相应的改进建议，这能帮助我们避免走弯路，提高实验效率。整体而言，这本书的内容非常扎实，对于想要快速上手 SEM 操作的人来说，是一个极佳的学习资源。

评分☆☆☆☆☆

这本《扫瞄式电子显微镜实作训练教材》的编写风格相当务实，完全是为实际操作而生的。我是在准备一个需要进行材料表面形貌分析的项目时，偶然发现了这本书。之前对 SEM 的认知仅停留在“可以看到很小的东西”这个层面，对于如何操作，如何得到有用的数据，完全没有概念。这本教材就像是为我量身定做的。它没有一开始就堆砌复杂的理论，而是从最基本的仪器结构和工作原理讲起，用很形象的比喻来解释一些抽象的概念，比如电子枪的工作原理，就像是一个微型的“电子水龙头”，控制着电子束的流量和能量。我尤其喜欢教材中关于“样品准备”的详细指导，因为我之前一直认为样品准备很简单，但看了书才知道，不同的材料、不同的分析需求，对样品的要求是完全不一样的，书中详细列举了金属、陶瓷、高分子材料等不同类型样品的制备方法，还有导电处理的重要性，都讲得非常透彻。