В учебном пособии представлена современная научная информация о возможностях атомно-силовой и электронной сканирующей микроскопии. Приведены характерные особенности методик атомно-силовой микроскопии, которые позволяют получать дополнительную информацию о ее свойствах. В частности рассмотрены режим фазового контраста, метод Зонда Кельвина, метод латеральных сил. Рассмотрены принцип работы электронного сканирующего микроскопа и примеры реализации различных методик для исследования микроскопических объектов электролитического происхождения. В частности, продемонстрированы методические приемы получения изображений, позволяющие однозначно идентифицировать габитус микрокристаллов, а также способы получения изображений из внутренних поверхностей полостей микрокристаллов.

Обобщены и систематизированы обширные данные, полученные при электронно-микроскопических исследованиях различных сталей и сплавов. В теоретической части изложены методы подготовки реплик и фольг для исследования микроструктуры, неметаллических включений, изломов и защитных покрытий на ПЭМ. Изложены особенности и возможности растровой электронной микроскопии (РЭМ). Даны методические указания по расчету электронограмм. Иллюстративный материал включает электронные микрофотографии структуры сталей и сплавов различного класса и назначения (более 50 марок), неметаллических включений, защитных покрытий и микрофрактограммы с изломов литого и деформированного метала после разрушения при различных температурах с расшифровкой фазового состава и указанием свойств. Для инженерно-технических работников металлургической, машиностроительной, судостроительной и других отраслей промышленности, занимающихся исследованиями качества металла.

С применением методов рентгеноструктурного анализа, растровой и просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование особенностей микроструктуры порошка тантала в зависимости от интенсивности механической активации. Количественно аттестованы параметры зеренно-субзеренной и дефектной структуры. Обсуждаются особенности и механизмы формирования высокодефектных структурных состояний и их влияние на параметры микротвердости.

Представлены современные достижения в теории и эксперименте метода дифракции электронов в 4D пространственно-временном континууме. Даны основы классической газовой электронографии, в том числе высокотемпературной, на основе понятия поверхности потенциальной энергии. Введение развертки во времени в дифракционные методы с использованием пикосекундных и фемтосекундных электронных диагностирующих импульсов, синхронизированных с импульсами возбуждающего лазерного возбуждения, позволило разработать методы сверхбыстрой электронной кристаллографии, дифракции рентгеновских лучей с временным разрешением и динамической просвечивающей электронной микроскопии, томографии молекулярного состояния. Становится возможной визуализация переходных процессов при фотовозбуждении свободных молекул и биологических обьектов, анализ процессов на поверхности и в наноструктурах. Для широкого круга читателей, студентов, аспирантов, научных работников, интересующихся проблемами структуры и динамики наноматериалов, строением вещества.

Методами оптической, просвечивающей и растровой электронной микроскопии, а также рентгеновской дифракции изучена структура поверхностного слоя высокопрочной стали 30ХГСН2А, модифицированной ионно-лучевой обработкой, и структура по всему поперечному сечению образца толщиной 1 мм. Проведены испытания на статическое и циклическое растяжение образцов без и после обработки ионным пучком Zr+, выявившие увеличение усталостной долговечности в результате применения указанного способа модификации. Проанализированы различия в характере деформационного поведения образцов и изменения их механических свойств. Обсуждаются причины повышения усталостной долговечности облученных образцов с учетом произошедших структурных изменений.

Описаны основные методики электронно-микроскопических исследований. Даны практические рекомендации по приготовлению фольг для трансмиссионной электронной микроскопии, интерпретации электродифракции. Приведены электронные микрофотографии структур подповерхностных слоев при трении. Приведены эталонные микроэлектронограммы ГЦК, ОЦК и гексагональных решеток с различными осями зон. Представлены таблицы данных о кристаллических решетках и межплоскостных расстояния различных интерметаллидов, встречающихся в сплавах цветных металлов. Справочник предназначен для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области физического металловедения, может быть использован аспирантами и студентами вузов.

Третье издание (второе - в 1962 г.) переработано и дополнено материалами, отражающими современные достижения науки. В первом томе изложены методики современного металловедческого анализа: микроскопического, электронно-микроскопического, рентгеноструктурного, микрорентгеноспектрального. Оже-спектрографии, мессбауэровского и других способов исследования строения металлов и сплавов. Приведены основные положения статистической обработки экспериментальных результатов. Для инженерно-технических и научных работников предприятий, лабораторий и научно-исследовательских организаций различных отраслей промышленности.

Растровые и просвечивающие электронные микроскопы стали незаменимыми приборами для исследований в материаловедении, полупроводниковой промышленности, нанотехнологиях, а также в биологии и медицине. В данной монографии излагается введение в теорию и современную практику электронной микроскопии. Книга предназначена для студентов старших курсов, которые хотели бы углубить свои знания об основных физических принципах микроскопии, для молодых специалистов, которые пользуются электронными микроскопами, а также для преподавателей вузов и исследователей.

Четвертое издание, как и третье (1983 г.), состоит из трех томов (каждый из которых - в двух книгах). В книге первой первого тома изложены методики современного металлографического анализа: микроскопического, электронно-микроскопического, рентгеноструктурного, рентгеноспектроскопического, микрорентгеноспектрального, нейтроноструктурного. Даны конкретные рекомендации осуществления этих методик, оценена эффективность их применения. Приведены методы математического планирования, обработки данных и оценки точности результатов. Сообщаются сведения о строении и свойствах элементов. Для инженерно-технических работников и специалистов предприятий и научно-исследовательских организаций металлургической и машиностроительной промышленности.

Книга посвящена современным методам микроскопии, технике измерений и литографии на наномасштабе. В книге рассмотрены основные экспериментальные методы конфокальной оптической микроскопии, ближнепольной оптической микроскопии, зондовой микроскопии, ионной и электронной микроскопии, рентгеновской спектроскопии, зондовой и электронной литографии и др. В книге изложены основные принципы работы методов микроскопии, области их применения, приведены многочисленные примеры их использования. Разделы книги написаны и переведены учёными с мировым именем - ведущими специалистами в области микроскопии и нанотехнологии.

В коллективной монографии представлен комплекс исследований, который позволяет уже сейчас применять их результаты в актуальных прикладных разработках. Практическое применение принципов нанотехнологии демонстрируется на примерах создания оптических волокон с фотонно-кристаллической структурой, интегральных волноводов на основе субмикронных брэгговских решеток, нелинейно-оптических устройств преобразования частоты оптического излучения, формирования наноразмерных структур на основе высокотемпературных сверхпроводников, реализации датчиков магнитного поля и ИК-излучения, линейных измерений в нанометровом диапазоне. Книга написана ведущими специалистами МИЭТ на основе исследований и разработок последних лет.

Книга посвящена вопросам практического применения сканирующей (растровой) электронной микроскопии с рентгеноспектральным микроанализом. В первой части описаны основные принципы и устройства, используемые в сканирующей электронной микроскопии. При этом изложен минимум информации, необходимый для понимания возможностей этого метода, правильной постановки задач для сканирующей электронной микроскопии, интерпретации результатов исследований. Во второй части подробно разобрано и систематизировано более 50 примеров практического применения сканирующей электронной микроскопии с рентгеноспектральным микроанализом. Большинство примеров относится к деятельности заводской лаборатории и иллюстрирует решения практических задач. также приведены примеры решения исследовательских задач. Все примеры подобраны таким образом, чтобы дать наиболее полное представление о типах задач, решаемых с помощью сканирующей электронной микроскопии, о подходах к их решению и общей методологии. В качестве учебного пособия книга предназначена для инженеров, аспирантов и студентов, повышающих свою квалификацию или обучающихся по специальностям, связанным с машиностроением и материаловедением. Ее можно использовать как вводный курс для операторов или непосредственных пользователей санирующих электронных микроскопов. Книга также будет полезна специалистам, которым приходится ставить задачи, требующие применения сканирующей электронной микроскопии с рентгеноспектральным микроанализом.

Издание представляет собой альбом научных фотографий, полученных методами оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии, в основном, сотрудниками химического факультета, факультета наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова и ИОНХ им. Н. С. Курнакова РАН за последние несколько лет. Фотографии классифицированы по разделам, отражающим основные области научных интересов авторов данной книги и имеющим отношение к разработкам в области нанотехнологии. Отдельная глава, материал для которой предоставлен компанией НТ-МДТ, демонстрирует возможности методов сканирующей зондовой микроскопии. Для широкого круга читателей, интересующихся последними достижениями в современных областях химии, физики и материаловедения.

Первое учебное пособие на русском языке, охватывающее всю область принципиально новых приборов для изучения поверхности твердых тел и наноструктур — от туннельных до атомно-силовых и магнитно-силовых микроскопов. Подробно описаны применяемые конструкции и схемные решения аппаратуры, особенности применения. Для студентов и преподавателей физических, приборостроительных и материаловедческих специальностей.

Методами рентгеновской дифракции просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии, а также наноиндентирования изучены покрытия TiAIN, нанесенные на подложки из стали 12Х18Н9Т до и после предварительной обработки пучками ионов Ti. Показано, что модификация поверхностного слоя подложки приводит к изменению структуры и преимущественной ориентации покрытий. Установлено, что механические свойства покрытий TiAIN существенно зависят от длительности ионной бомбардировки.

На основе установленных в последние десятилетия новых закономерностей выхода из вещества эмиссии вторичных электронов и модельных представлений, связывающих температурные, композиционные, токовые и полевые зависимости интенсивности эмиссии с химическим и фазовым составом, атомной и электронной структурой, фазовыми переходами и другими фундаментальными характеристиками, развит комплекс новых методов - аналитическая вторично-электронная эмиссиометрия. В монографии впервые сделана попытка обобщить многочисленные, но разрозненные теоретические и экспериментальные результаты, характеризующие аналитические достижения вторично-электронной эмиссиометрии. Книга предназначена для широкого круга аналитиков, работающих над решением проблем локальной, высокочувствительной, неразрушающей качественной и количественной характеризации вещества, а также для специалистов в химии, физике, материаловедении, геологии, металлургии, микро- и наноэлектронике. Книга может быть полезна также для студентов родственных специальностей и частично - для студентов колледжей радиотехнического направления.

Монография посвящена рассмотрению методов растровой электронной микроскопии (РЭМ) применительно к нанотехнологиям и включает не только исследование характеристик различных наноматериалов, наноструктур и нанообъектов, но и технологию их изготовления in situ. В книге под редакцией известных ученых собраны статьи и обзоры видных специалистов в областях, относящихся к нанотехнологиям. Рассмотрены различные типы РЭМ, включая просвечивающие микроскопы с высоким разрешением, рентгеновский микроанализ, новейшие методы получения изображения посредством обратно рассеянных электронов, а также методы электронной криомикроскопии для исследования биообъектов. Использование РЭМ включает изучение наночастиц, нанопроволок, нанотрубок, трехмерных наноструктур, квантовых точек, магнитных наноматериалов, фотонных кристаллов и биологических наноструктур. Книга предназначена не только для широкого круга практических специалистов в сфере нанотехнологий, но может быть использована также студентами вузов и разработчиками новых типов растровых электронных микроскопов.

Методами дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгеновской дифрактометрии, а также про¬свечивающей и растровой электронной микроскопии исследованы фазовые превращения и стабильность струк¬туры легированного цирконием ультрамелкозернистого сплава системы Al-Mg-Li при нагреве. Установлено, что при повышении температуры в сплаве формируются частицы S-фазы двух типов, отличающиеся структурой кри¬сталлической решетки. Показана важная роль S-фазы в обеспечении высокой термической стабильности ультрамелкозернистой структуры, полученной методами интенсивной пластической деформации.

В рамках концепции создания многокомпонентных нанокомпозитных покрытий, предполагающей одновременное зарождение островков различных взаимно нерастворимых или малорастворимых фаз при самоорганизации микроструктуры в процессе синтеза, разработаны и получены покрытия системы Al-Cr-Si-Ti-Cu-N. С применением методов рентгеноструктурного анализа, растровой и просвечивающей электронной микроскопии проведено комплексное исследование влияния режимов ионно-плазменного синтеза на особенности микроструктуры, микротвердость, элементный и фазовый состав изучаемых покрытий. Обсуждаются пути оптимизации режимов получения многокомпонентных нанокомпозитных покрытий указанной выше системы.

The paper reports on a study of the structure and mechanical properties of 30CrMnSiNi2A high-strength steel irradiated with a Zr+ ion beam. The effect of irradiation on the steel was assessed by optical, transmission, and scanning electron microscopy as well as by X-ray diffraction analysis of its irradiated and non-irradiated specimens 1 mm thick under static and cyclic tension, showing an increase in the fatigue life of the steel after irradiation. The deformation behavior and the mechanical properties of the specimens were compared, and the factors responsible for the increase in fatigue life were analyzed.

Приведены результаты экспериментальных исследований формирования и эволюции градиентных структурно-фазовых состояний и дефектной субструктуры сталей и сплавов, подвергнутых ударному нагружению, прокатке, сварке. высокотемпературной цементации, мало- и многоцикловой усталости с обработкой токовыми импульсами. электронно-лучевой обработке, закалке из расплава. Методами оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии выполнен анализ зеренной и тонкой дефектной структуры и дислокационных субструктур при таких видах воздействия, получены количественные зависимости параметров градиентных структурно-фазовых состояний от расстояния до поверхности обработки. Обсуждены возможные механизмы и природа формирования таких состояний. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских институтов, заводских лабораторий, специализирующихся в областях физики конденсированного состояния, металловедения и термической обработки металлов и сплавов и может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам вузов соответствующих специальностей.

Книга посвящена физике поверхности. Она дает необходимую вводную информацию для исследователей, которые только начинают работать в данной области. Книга содержит все наиболее важные аспекты современной науки о поверхности от экспериментальной базы и основ кристаллографии до современных аналитических методов и их использования в изучении тонких пленок и наноструктур. Для специалистов в области физики поверхности, аспирантов, студентов старших курсов инженерных и физических специальностей.

Методами электронной микроскопии высокого разрешения, спектроскопии характеристического рентгеновского излучения и ЭПР исследованы микроструктура и состав MoZSM-5 катализаторов с содержанием молибдена 4.0 мае. %. Показано, что в ходе неокислительной конверсии метана при 750°С в цеолите стабилизируются два вида молибденсодержащих частиц: частицы карбида молибдена с размерами 2-10 нм, находящиеся на поверхности цеолита, и кластеры (размеры менее 1 нм) внутри его каналов. По данным ЭПР обнаруженные кластеры содержат окисленную форму молибдена Мо5+. Поверхностные частицы Мо2С дезактивируются на начальном этапе реакции, что связано с конденсацией на их поверхности углерода в форме графита. Центрами активации метана являются, преимущественно, кластеры окисленного молибдена, локализованные в открытых молекулярных порах цеолита. Дезактивация катализатора происходит после накопления кокса на поверхности и в порах цеолита после 420 мин его работы.

Методами электронной микроскопии и эмиссионной мессбауэровской спектроскопии выполнено исследование грани зерен субмикрокристаллического молибдена, полученного кручением под высоким давлением.

Методом электронной микроскопии в тонких фольгах исследована кривизна-кручение кристаллической решетки в нанокомпозитных покрытиях на основе TiN с различной микроструктурой. Впервые обнаружены высокая кривизна-кручение решетки до 300° мкм-1 и внутренние упругие напряжения в нанокристаллических кристаллах TiN размером менее 20 нм. Выполнено сравнение упругонапряженных состояний в покрытиях с нанокристаллической и двухуровневой зеренной структурой. Высказаны предположения о природе структурных дефектов, обуславливающих наличие кривизны-кручения решетки в покрытиях с различной микроструктурой. Обсужден вопрос о природе сверхтвердости в этих покрытиях.