材料力学性能原位测试技术能够在力学性能测试过程中对材料使役过程中微观结构演化与损伤失效机理进行表征分析，研究材料成分、工艺、组织结构与力学性能、使役行为之间的内在规律。研究材料成形加工关键技术，推动先进材料设计与制造，对服务**和国民经济建设具有重要意义。本文首先对材料力学性能测试技术的发展进行回顾总结，然后分别对扫描电子显微镜、透射电子显微镜、衍射成像下的材料力学性能原位测试技术进行概述，重点阐述了原位力学加载和温度场构建技术。最后，对材料力学性能原位测试领域的未来发展趋势进行展望。

室温下, InPBi表现出强而宽的光致发光光谱, 其宽光谱特性来自于材料中的PIn反位深能级和与Bi相关的深能级。该特性使得InPBi有希望应用于制备光学相干层析扫描系统中的超辐射光源。文章利用透射电子显微镜和三维原子探针研究了InPBi薄膜材料的结构性能, 发现Bi原子在InPBi薄膜中的分布极不均匀, 在InPBi/InP界面出现了Bi的富集区, 从该区域沿［001］方向出现了Bi的纳米面, 此纳米面位于(110)平面上。这种Bi原子的富集分布阻碍了PIn反位参与的载流子复合过程, 对InPBi的光学性能有显著的影响。研究结果可为制造光学相干层析扫描系统的超辐射发光二极管提供一定的理论基础。

超快透射电子显微镜(Ultrafast Transmission Electron Microscopy, UTEM)是一种能够以纳米尺度空间分辨研究超快动力学过程的前沿技术。在哥廷根大学最新的研究进展里，建造了第一台具有高度相干性电子源的第三代UTEM。通过从纳米针尖发射局域的光电子，获得高度相干的电子脉冲，能够在样品处将电子斑聚焦到数个纳米，同时具有300 fs的脉冲时间宽度。介绍了利用这种先进电子光源UTEM装置的几个应用：对坡莫合金薄膜的磁涡旋纳米图案进行实空间洛伦兹成像，打开应用UTEM进行超快磁性研究的大门; 通过将电子脉冲聚焦到数个纳米，我们局域地探测单晶石墨薄膜上飞秒激光激发的声学声子在边缘的传播和演化; 演示了自由传播电子束在激光驱动的近场中受光学相位调制产生的电子动量态相干叠加。

基于TDX-200 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM),利用ANSYS软件仿真物镜磁路存在空隙、凹陷、凸起缺陷时物镜轴上的磁场分布,在此基础上利用MEBS软件仿真物镜激励、球差系数等性能参数,分析了各磁路缺陷对物镜分辨率的影响.结果表明,在相同加速电压下,相对于空隙缺陷、凸起缺陷对物镜分辨率的影响,凹陷缺陷对物镜分辨率的影响最大.在200kV加速电压下,当物镜存在直径为0.5mm的半圆形凹陷环缺陷时,实际分辨率相对于理想分辨率的变化量可达到9.68%.

通过分析透射电子显微镜的曝光机理, 得出了荧光屏亮度与曝光时间之间的关系表达式。设计了TDX-200透射电子显微镜自动曝光电路, 并通过实验对自动曝光参数进行了标定。通过对多种实际样品在不同工作模式下进行自动曝光试验, 得到了相对清晰的电子显微像。结果表明, TDX-200透射电子显微镜自动曝光的设计满足要求。

细胞内肌动蛋白(actin)通过与actin结合蛋白(actin binding proteins,ABPs)相互作用,形成以F-actin为基础多种ABPs参与装配的高度有序的超分子聚合结构,行使各种重要生理功能.在体外聚合条件下,不存在F-actin稳定剂时纯化的actin主要通过自装配形成大尺度的聚集堆积结构;这种表观无序的结构体系由于被认为不具备细胞功能活性而受到忽视.利用激光原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)和透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)技术,对actin体外通过自装配过程形成的大尺度聚集结构进行了细致的观察和分析.研究发现,actin在体外通过自装配过程除了形成无序的蛋白堆积物之外,还能够聚合形成复杂的离散结构,包括树状分支的纤维丛、无规卷曲的纤维簇以及具有不同直径的长纤维等;这些大尺度纤维复合物明显不同于在ABPs或过量F-actin稳定剂参与下形成的由单根微丝和微丝束构成的聚合结构.表明无ABPs或F-actin稳定剂存在的情况下,体外聚合的F-actin在一定条件下可进一步聚集缠绕形成复杂的纤维结构或无序的蛋白堆积物.事实上,actin自装配过程反映了其固有的聚合热力学特性,深入探索将有助于理解ABPs在体内actin超分子聚合结构体系装配中的调控作用及其分子机制.

利用电子顺磁共振(EPR)谱和透射电子显微镜(TEM)研究了YSZ单晶的辐照效应.200keV的Xe和400keV的Cs离子注入[111]取向的YSZ单晶中,注量均为5×10¹⁶cm^-2.EPR结果表明辐照产生了共振吸收位置g‖=1.989 和 g⊥=1.869、对称轴为［111］的六配位Zr³⁺顺磁缺陷。Cs辐照产生了比Xe 离子辐照多约150倍的六配位Zr³⁺顺磁缺陷。两种样品的剖面电子显微分析表明没有发现非晶化转变，但是Cs离子辐照的样品在损伤集中区域产生了密度较高的缺陷。因此，EPR谱和电子显微观察均说明在相同离位损伤(约160 dpa)的情况下，Cs离子辐照比Xe 离子辐照产生了更多的缺陷。造成这一现象的原因是Cs离子是化学活性的而Xe 离子却是惰性的.

利用原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)和透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)技术,研究了低浓度肌动蛋白在体外简单热力学体系中,形成的自组织复合纤维结构.肌动蛋白在体外通过自组织过程能够聚合形成大尺度的、离散的、复杂的聚集纤维体系,分散的单根微丝较少;在微丝稳定剂鬼笔环肽干预下,肌动蛋白通过受调控的自装配过程,主要形成分散的单根微丝,以及少量由单根微丝组成的微丝束和纤维分支等简单微丝聚集?峁?

不同注量200keV Xe⁺ 注入YSZ单晶样品的电子显微分析结果表明,随着辐照注量的增加,缺陷簇的密度增大,在1×10¹⁵～1×10¹⁶ cm^-2 Xe⁺注量,缺陷簇密度迅速增大,形成间隙型位错环;当Xe⁺注量增大到1×10¹⁷cm^-2,缺陷簇密度的增加变得缓慢,并且有直径为2～4nm的Xe气泡析出.选区电子衍射花样表明YSZ样品没有产生非晶化转变.在Xe⁺辐照的离位率高达约350dpa的情况下,YSZ晶体没有非晶化,其原因主要是由于注入的Xe⁺以气泡形式析出.