Autoren:
Hornbogen, Erhard / Skrotzki, Birgit
Mikro- und Nanoskopie der Werkstoffe
Ursprünglich erschienen als Band 11 in der Reihe: WFT Werkstoff-Forschung
3. Aufl. 2009. VIII, 248 S. Br.
ISBN: 978-3-540-89945-7
Lehrbuch
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Das Buch
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Das Buch gibt eine Einführung in die mikroskopische Strukturanalyse von Werkstoffen, vor allem von Metallen, aber auch von Halbleitern, Keramiken, Polymeren und Verbundwerkstoffen. Die mikroskopischen Methoden werden systematisch und vergleichend erörtert. Da Strukturen im Nanometerbereich in der Materialforschung ganz besondere Beachtung gewonnen haben, stehen die Methoden der Transmissionselektronenmikroskopie im Mittelpunkt des Buches. Zu ihnen zählen auch die Beugung zur Analyse der Struktur der Phasen sowie die Spektroskopie für die quantitative Bestimmung der Atomarten. Darüber hinaus wurden insbesondere die Lichtmikroskopie und die Rasterelektronenmikroskopie gründlich behandelt.
Das Buch eignet sich für Studierende der Werkstoffwissenschaften ebenso wie für Naturwissenschaftler und Ingenieure, die einen Einstieg in das Gebiet der Mikroskopie von metallischen, keramischen und polymeren Werkstoffen suchen. Jedes Kapitel enthält zahlreiche Abbildungen und weiterführende Literaturhinweise.
Die 3. Auflage wurde gründlich neu bearbeitet und aktualisiert.
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Aus dem Inhalt
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1 Systematik und Methoden zur Kennzeichnung des Aufbaus der
Werkstoffe ..................................................................................................
1.1 Einleitung..........................................................................................
1.2 Systematik des Gefüges...................................................................
1.3 Verschiedene optische Verfahren zur Analyse des Aufbaus der
Werkstoffe ............................................................................................
1.3.1 Lichtmikroskopie.....................................................................
1.3.2 Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) .........................
1.3.3 Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM) ..............
1.3.4 Feldionenmikroskopie (FIM) und Atomsondenspektroskopie
1.3.5 Emissionsmikroskopie.............................................................
1.3.6 Elektronenstrahlmikrosonde (ESMA) .....................................
1.3.7 Rasterelektronenmikroskop (REM).........................................
1.3.8 Focused Ion Beam (FIB) .........................................................
1.3.9 Rastersondenmikroskopie (SPM) ............................................
1.3.10 Computertomographie (CT) ..................................................
1.4 Nanostrukturen ...........................................................................
1.5 Kombination der Untersuchungsverfahren...................................
Literatur ............................................................................................
2 Herstellung von Proben................................................................
2.1 Einleitung.....................................................................................
2.2 Vorzerkleinern................................................................................
2.3 Vordünnen ......................................................................................
2.4 Dünnpolieren ..................................................................................
2.5 Ionendünnen ...................................................................................
2.6 Zielpräparation................................................................................
2.7 Focused Ion Beam..........................................................................
2.8 Einführung der Probe in den Probenhalter .....................................
Literatur ...............................................................................................
3 Elektronenbeugung..........................................................................
X Inhalt
3.1 Einleitung........................................................................................
3.2 Benennung von Kristallstrukturen....................................................
3.3 Auswertung der Beugungsbilder .....................................................
3.4 Simulation von Beugungsbildern .....................................................
3.5 Intensität der Reflexe......................................................................
3.6 Kikuchi-Linien................................................................................
3.7 Weitere Information aus Beugungsbildern.......................................
3.8 Konvergente Beugung .....................................................................
3.9 Beugung an Gläsern und Quasikristallen ........................................
Literatur ................................................................................................
4 Durchstrahlung von amorphen Stoffen und perfekten Kristallen..
4.1 Amorphe Stoffe ...............................................................................
4.2 Kristalle unter kinematischen Bedingungen.....................................
4.3 Amplituden-Phasen-Diagramme .....................................................
4.4 Dicken- und Biegekonturen im perfekten Kristall............................
4.5 Die Extinktionslänge .......................................................................
4.6 Dynamische Kontrastbedingungen...................................................
4.7 Abbildungsmethoden.......................................................................
4.8 Direkte Abbildung von Gitterebenen und Atomen...........................
Literatur ................................................................................................
5 Abbildung von Stapelfehlern und Korngrenzen..............................
5.1 Herkunft der Gitterstörungen............................................................
5.2 Kontrast von gestörten Kristallen ....................................................
5.3 Stapelfehler .....................................................................................
5.4 Zwillingsgrenzen .............................................................................
5.5 Korngrenzen ....................................................................................
Literatur .................................................................................................
6 Abbildung von Versetzungen.............................................................
6.1 Einige Eigenschaften von Versetzungen ..........................................
6.2 Qualitative Betrachtung des Kontrastes einer Stufenversetzung......
6.3 Kontrast einer Schraubenversetzung ...............................................
6.4 Bestimmung der Richtung des Burgers-Vektors ..............................
6.5 Ringe, Dipole, Paare, Netze.............................................................
6.6 Weak-Beam-Abbildung....................................................................
Literatur .................................................................................................
7 Strukturen in geordneten metallischen und nichtmetallischen
Kristallen ..............................................................................................
7.1 Geometrie der Antiphasengrenzen ...................................................
Inhalt XI
7.2 Abbildung von Antiphasengrenzen ..................................................
7.3 Überstrukturversetzungen.................................................................
7.4 Keramik und Halbleiter ...................................................................
7.5 Polymerwerkstoffe............................................................................
Literatur ..................................................................................................
8 Die Analyse von Phasengemischen....................................................
8.1 Entstehung von Phasengemischen....................................................
8.2 Drei Arten von Phasengrenzen .......................................................
8.3 Kohärente Teilchen mit Spannungsfeld...........................................
8.4 Unterschiedliche Extinktionslänge in beiden Phasen ......................
8.5 Zusammengesetze Kontraste, Dunkelfeldmethode...........................
8.6 Beobachtung der Kristallisation von Gläsern .................................
8.7 Extraktionsabdrücke .......................................................................
Literatur ................................................................................................
9 Analyse von kompliziert aufgebauten Gefügen .............................
9.1 Überlagerung verschiedener Kontrasterscheinungen .......................
9.2 Gefüge nach martensitischer Umwandlung......................................
9.3 Versetzungen und Teilchen .............................................................
9.4 Beobachtungen der Ausscheidungshärtung......................................
9.5 Strahlenschäden..............................................................................
9.6 Gefüge von Vielkristallen beim Beginn plastischer Verformung....
9.7 Rekristallisation und kombinierte Reaktionen................................
9.8 Gefüge hochfester Stähle................................................................
9.9 Mikroskopie des Bruchs ................................................................
Literatur ...............................................................................................
10 Abbildung ferromagnetischer Bezirke (Lorentz-Mikroskopie) .
10.1 Art und Orientierung der Wände ...................................................
10.2 Abbildungsmethoden......................................................................
10.3 Ummagnetisierungsvorgänge .........................................................
10.4 Ferroelektrische und antiferromagnetische Stoffe..........................
Literatur ................................................................................................
11 Ausrüstung des Elektronenmikroskopes.......................................
11.1 Elektronenoptik .............................................................................
11.2 Kipp-Patronen................................................................................
11.3 Probenbehandlung im Mikroskop...................................................
11.4 Grenzen der Durchstrahlungs-Elektronenmikroskopie ..................
Literatur ................................................................................................
XII Inhalt
12 Besondere Verfahren der Transmissionselektronenmikroskopie
12.1 Elektronenmikroskopie bei sehr hoher Spannung ..........................
12.2 Analytische Elektronenmikroskopie...............................................
Literatur .................................................................................................
Anhang...................................................................................................
A 1: Polierlösungen zum chemischen bzw. elektrolytischen Vordünnen
und Dünnpolieren metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe ........
A 2: Häufige Kristalltypen (Gitterebenenabstände dhkl, Winkel
zwischen zwei Ebenen, Volumen der Einheitszelle V und
Strukturfaktor ½F½2) ..............................................................................
A 3: Standard-Elektronenbeugungsdiagramme einiger häufig
auftretender Kristallstrukturen................................................................
A 4: Kristallstruktur wichtiger Elemente................................................
Sachverzeichnis ...................................
STICHWORTE, DIE AUF WEITERE PRODUKTE VERWEISEN