《双束电镜原理及应用》课程教学大纲课程概况课程名称课程号双束电镜原理及应用1412070Principleand applicationof dual课程英文名称学时/学分36/2beamelectronmicroscope课程性质选修适用专业材料物理、功能材料彭勇、张军伟、蒙、胡邓霞课程负责人教学团队阳、关超帅教材：《聚焦离子束：应用与实践》邓昱、魏大庆、王英、陈振著选用教材及参考书目：《FocusedIonBeamSystems:BasicsandApplications》NanYao参考书目课程简介：双束电镜原理及应用是材料科学的专业选修课程。双束电镜主要由扫描电子束系统和离子束系统组成。课程着重阐述扫描电子束系统/离子束的结构、电子束/离子束与物质的相互作用和成像原理；离子束诱导沉积、溅射刻蚀过程及重要控制参数。从实际工作应用角度出发，详细介绍双束电镜在产研半导体器件、核功能材料、金属材料及电子束敏感材料中的应用，其包含微观结构成像、化学成分分析、刻蚀加工、材料沉积、电子束曝光、三维结构解析、电路检测和TEM样品制备等。最后结合双束电镜TEM样品制备实验操作，使学生形象地理解双束电镜的工作过程，具象化其应用。课程目标（CourseObjectives，CO）熟悉双束电镜的工作原理知识及应用领域知识目标（CO1)掌握双束电镜在半导体器件、核功能材料、金属材料和电子束敏感材料中的应用利用双束电镜技术对半导体器件、金属材料和电子束敏感材料进行能力目标（CO2)微观检测和分析实践双束电镜的刻蚀、沉积及纳米加工应用素质、情感价值观目标（CO3)学时%团PMI讲授法教学32学时89%口PM2研讨式学习教学方式学时%学时口PM3案例教学口PM4翻转课堂%(PedagogicalMethods,PM)口PM5混合式教学学时%4学时11%团PM6体验式学习考20%%团EM1课程作业口EM2单元测试%DEM3课堂辩论试课考核方式(Evaluation必Methods,EM)口EM6撰写论文/%%%口EM4期中考试口EM5期末考试选实验报告
1 《双束电镜原理及应用》课程教学大纲 一、课程概况 课程名称 双束电镜原理及应用 课程号 1412070 课程英文名称 Principle and application of dual beam electron microscope 学时/学分 36/2 课程性质 选修 适用专业 材料物理、功能材料 课程负责人 邓霞 教学团队 彭勇、张军伟、蒙萱、胡 阳、关超帅 选用教材及 参考书目 教材：《聚焦离子束：应用与实践》邓昱、魏大庆、王英、陈振著 参考书目：《Focused Ion Beam Systems: Basics and Applications》Nan Yao 课程简介：双束电镜原理及应用是材料科学的专业选修课程。双束电镜主要由扫描电子束系统和离子束 系统组成。课程着重阐述扫描电子束系统/离子束的结构、电子束/离子束与物质的相互作用和成像原理； 离子束诱导沉积、溅射刻蚀过程及重要控制参数。从实际工作应用角度出发，详细介绍双束电镜在产研 半导体器件、核功能材料、金属材料及电子束敏感材料中的应用，其包含微观结构成像、化学成分分析、 刻蚀加工、材料沉积、电子束曝光、三维结构解析、电路检测和 TEM 样品制备等。最后结合双束电镜 TEM 样品制备实验操作，使学生形象地理解双束电镜的工作过程，具象化其应用。 课程目标（Course Objectives, CO) 知识目标（CO1) 熟悉双束电镜的工作原理知识及应用领域 掌握双束电镜在半导体器件、核功能材料、金属材料和电子束敏感 材料中的应用 能力目标（CO2) 利用双束电镜技术对半导体器件、金属材料和电子束敏感材料进行 微观检测和分析 实践双束电镜的刻蚀、沉积及纳米加工应用 素质、情感价值观目标（CO3) 教学方式 （Pedagogical Methods,PM） □√PM1 讲授法教学 32 学时 89 % □PM2 研讨式学习 学时 % □PM3 案例教学 学时 % □PM4 翻转课堂 学时 % □PM5 混合式教学 学时 % □√PM6 体验式学习 4 学时 11 % 考核方式 （Evaluation Methods,EM） 考 试 课 必 选 □√EM1 课程作业 20% □EM 2 单元测试 % □EM3 课堂辩论 % □EM4 期中考试 % □EM5 期末考试 % □EM6 撰写论文/ 实验报告 %
考%%口EMI课程作业口EM2单元测试%口EM3课堂辩论查课DEM5撰写论文/实必%%口EM4期末考试选验报告团EM10课堂互动20%DEMI1实验%口EM12实训%自选团EM13实践10%团EM14期末考试50%2
2 考 查 课 必 选 □EM1 课程作业 % □EM 2 单元测试 % □EM3 课堂辩论 % □EM4 期末考试 % □EM5 撰写论文/实 验报告 % 自 选 □√EM10 课堂互动 20% □EM11 实验 % □EM12 实训 % □√EM13 实践 10% □√EM14 期末考试 50%
二、教学大纲的定位说明（一）课程教学目标与任务（1）能认识双束电镜的基本组成部件及结构，描述双束电镜成像、刻蚀、沉积和曝光的物理过程及原理。（2）培养将双束电镜的功能运用于半导体器件检测、加工、修复和分析；功能材料（核材料、金属材料、电池材料和生物材料等）的微纳加工和微结构检测。（3）实践利用双束电镜对低维材料进行微纳加工。（4）培养运用双束功能解决材料微观研究及产业器件结构及问题检测的能力。（二）课程教学目标与培养目标的关系教学目标（1）对应知识目标培养，教学目标（2）对应材料或器件问题的双束电镜研究方案培养，教学目标（3）（4）对应实践应用能力的培养；支撑材料物理专业、材料化学专业、功能材料专业和新能源材料与器件专业培养要求的1.1、1.2、1.3、2.2、5.1、5.3和9.1。（三）支撑课程目标的教学内容与方法教师讲授（结合多媒体演示等手段讲授重点、难点等核心内容；梳理课程思维逻辑；总结与强调关键知识点等）；案例教学（通过各种案例展现电子显微学在前沿科学中的应用）；讨论教学（教师发布讨论主题引导学生展开讨论）；课后发布作业以帮助学生巩固课堂知识，促进知识的应用与深入理解；提供线下答疑环节，解答学生在学习和实践中遇到的疑难问题：教师还将提供拓展阅读资料，以开拓学生的学术视野，培养他们的思维能力和创新意识：实验教学（带3
3 二、教学大纲的定位说明 （一）课程教学目标与任务 （1）能认识双束电镜的基本组成部件及结构，描述双束 电镜成像、刻蚀、沉积和曝光的物理过程及原理。 （2）培养将双束电镜的功能运用于半导体器件检测、加 工、修复和分析；功能材料（核材料、金属材料、电池材料 和生物材料等）的微纳加工和微结构检测。 （3）实践利用双束电镜对低维材料进行微纳加工。 （4）培养运用双束功能解决材料微观研究及产业器件结 构及问题检测的能力。 （二）课程教学目标与培养目标的关系 教学目标（1）对应知识目标培养，教学目标（2）对应 材料或器件问题的双束电镜研究方案培养，教学目标（3）（4） 对应实践应用能力的培养；支撑材料物理专业、材料化学专 业、功能材料专业和新能源材料与器件专业培养要求的 1.1、 1.2、1.3、2.2、5.1、5.3 和 9.1。 （三）支撑课程目标的教学内容与方法 教师讲授（结合多媒体演示等手段讲授重点、难点等核 心内容；梳理课程思维逻辑；总结与强调关键知识点等）； 案例教学（通过各种案例展现电子显微学在前沿科学中的应 用）；讨论教学（教师发布讨论主题引导学生展开讨论）； 课后发布作业以帮助学生巩固课堂知识，促进知识的应用与 深入理解；提供线下答疑环节，解答学生在学习和实践中遇 到的疑难问题；教师还将提供拓展阅读资料，以开拓学生的 学术视野，培养他们的思维能力和创新意识；实验教学（带
领学生走进实验室，参与双束电镜涉及的刻蚀、沉积、纳米操纵及成像功能的TEM样品制备过程，将理论和实践相结合，加深对双束电镜的理解）。（四）先修课程要求，与先修及后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接先修课程为普通物理、理论物理导论、材料科学基础和固体物理学导论。后续相关课程包括电子显微学实验、半导体物理与器件、半导体材料、金属材料学、陶瓷材料学、生物医用材料等。（五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准考核方式：期末闭卷考试50%；课程作业20%；实践10%；课堂互动20%。三、课程内容与安排第一章绪论（4学时）学习目标：通过本章的教学，使学生了解双束电镜的发展历程，能够认识双束电镜的结构；能够阐述双束电镜的功能并将其与半导体、金属材料、核功能材料核电子束敏感材料的微观检测应用实例相联系；双束电镜课程的内容、学习任务及方法等。教学重点：双束电镜的结构与功能，双束电镜在产研材料领域的应用；双束电镜课程的内容、学习任务及方法等。教学难点：利用双束电镜的功能对材料或器件进行检测。教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、课后阅读材料。第一节双束电镜的发展历程，双束电镜的结构简介及功4
4 领学生走进实验室，参与双束电镜涉及的刻蚀、沉积、纳米 操纵及成像功能的 TEM 样品制备过程，将理论和实践相结 合，加深对双束电镜的理解）。 （四）先修课程要求，与先修及后续相关课程之间的逻 辑关系和内容衔接 先修课程为普通物理、理论物理导论、材料科学基础和 固体物理学导论。后续相关课程包括电子显微学实验、半导 体物理与器件、半导体材料、金属材料学、陶瓷材料学、生 物医用材料等。 （五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准 考核方式：期末闭卷考试 50%；课程作业 20%；实践 10%； 课堂互动 20%。 三、课程内容与安排 第一章 绪论（4 学时） 学习目标：通过本章的教学，使学生了解双束电镜的发 展历程，能够认识双束电镜的结构；能够阐述双束电镜的功 能并将其与半导体、金属材料、核功能材料核电子束敏感材 料的微观检测应用实例相联系；双束电镜课程的内容、学习 任务及方法等。 教学重点：双束电镜的结构与功能，双束电镜在产研材 料领域的应用；双束电镜课程的内容、学习任务及方法等。 教学难点：利用双束电镜的功能对材料或器件进行检测。 教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、课后 阅读材料。 第一节 双束电镜的发展历程，双束电镜的结构简介及功
能（2学时）第二节双束电镜在半导体、金属材料、核功能材料和电子束敏感材料中的成像、刻蚀和沉积等微观检测及加工应用实例（2学时）第二章双束电镜的结构及工作原理（8学时）学习目标：通过本章的教学，使学生能够掌握聚焦离子束一扫描电子显微镜（FIB-SEM）的基本构造和工作原理，了解FIB-SEM系统的主要组成部分，如离子束源、电子束源、扫描系统、检测系统以及它们之间的相互作用；深入理解离子束和电子束是如何通过特定的角度和路径在样品上实现加工和成像；并通过理论学习和实验操作，能够独立思考和解决在FIB-SEM使用过程中遇到的问题，具备进行科学研究的基本素养和能力。教学重点：离子束和电子束的产生、聚焦、扫描以及与样品表面相互作用的机制；离子源、电子源、扫描系统、检测系统等关键部件的工作原理。教学难点：产生离子束、电子束的物理原理；离子束、电子束与样品相互作用的物理过程：显微镜部件的工作原理。教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、课后阅读材料及完成作业第一节FIB-SEM的基本构造及工作原理（2学时）第二节电子束与样品的相互作用（2学时）第三节离子束与样品的相互作用（2学时）第四节FIB-SEM的基本操作及制样流程（2学时）第三章双束电镜在核功能材料中的应用（6学时）5
5 能（2 学时） 第二节 双束电镜在半导体、金属材料、核功能材料和电 子束敏感材料中的成像、刻蚀和沉积等微观检测及加工应用 实例（2 学时） 第二章 双束电镜的结构及工作原理（8 学时） 学习目标：通过本章的教学，使学生能够掌握聚焦离子 束－扫描电子显微镜（FIB-SEM）的基本构造和工作原理， 了解 FIB-SEM 系统的主要组成部分，如离子束源、电子束源、 扫描系统、检测系统以及它们之间的相互作用；深入理解离 子束和电子束是如何通过特定的角度和路径在样品上实现加 工和成像；并通过理论学习和实验操作，能够独立思考和解 决在 FIB-SEM 使用过程中遇到的问题，具备进行科学研究的 基本素养和能力。 教学重点：离子束和电子束的产生、聚焦、扫描以及与 样品表面相互作用的机制；离子源、电子源、扫描系统、检 测系统等关键部件的工作原理。 教学难点：产生离子束、电子束的物理原理；离子束、 电子束与样品相互作用的物理过程；显微镜部件的工作原理。 教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、课后 阅读材料及完成作业 第一节 FIB-SEM 的基本构造及工作原理（2 学时） 第二节 电子束与样品的相互作用（2 学时） 第三节 离子束与样品的相互作用（2 学时） 第四节 FIB-SEM 的基本操作及制样流程（2 学时） 第三章 双束电镜在核功能材料中的应用（6 学时）