實(shí)驗(yàn)三-電子衍射實(shí)驗(yàn)-文庫(kù)吧
2025-04-02 00:34 本頁(yè)面
【正文】 的一族晶面，當(dāng)入射角和反射角相等，而且相鄰晶面的電子波的波程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，便出現(xiàn)相長(zhǎng)干涉，即干涉加強(qiáng)。從圖1可以看出，滿足相長(zhǎng)干涉的條件由布拉格方程 （9）決定。式中d為相鄰晶面之間的距離，q為反射面法線衍射圓錐入射電子束掠射角，n為整數(shù)，稱為反射級(jí)。 圖2 多晶體的衍射圓錐圖2 多晶體的衍射圓錐由于多晶金屬薄膜是由相當(dāng)多的任意取向的單晶粒組成的多晶體,當(dāng)電子束入射到多晶薄膜上時(shí)，在晶體薄膜內(nèi)部各個(gè)方向上，均有與電子入射線夾角為q 的而且符合布拉格公式的反射晶面。因此，反射電子束是一個(gè)以入射線為軸線，其張角為4q 的衍射圓錐。衍射圓錐與入射軸線垂直的照相底片或熒 光屏相遇時(shí)形成衍射圓環(huán)，這時(shí)衍射的電子方向與入射電子方向夾角為2q,如圖2所示。在多晶薄膜中，有一些晶面（它們的面間距為d1，d2，d3…）都滿足布拉格方程，它們的反射角分別為q1, q2, q3… 因而，在底片或熒光屏上形成許多同心衍射環(huán)。可以證明，對(duì)于立方晶系，晶面間距為 （10）式中a為晶格常數(shù)，（h k l）為晶面的密勒指數(shù)。每一組密勒指數(shù)唯一地確定一族晶面，其面間距由（10）式給出。圖3為電子衍射的示意圖。設(shè)樣品到底片的距離為D，某一衍射環(huán)的半徑為r，對(duì)應(yīng)的掠射角為q。電子的加速電壓一般為30kV左右，與此相應(yīng)的電子波的波長(zhǎng)比x射線的波長(zhǎng)短得多。因此，由布拉格公式（9）看出，電子衍射的衍射角（2）也較小。由圖3近似有 (11)將（10）式和（11）式代入（9）式，得圖3 電子衍射示意圖式中（h k l）為與半徑r的衍射環(huán)對(duì)應(yīng)的晶面族的晶面指數(shù)。對(duì)于同一底片上的不同衍射環(huán)，上式又可寫成 （12）式中rn為第n個(gè)衍射環(huán)半徑，Mn為與第n個(gè)衍射環(huán)對(duì)應(yīng)晶面的密勒指數(shù)平方和。在實(shí)驗(yàn)中只要測(cè)出rn，并確定Mn的值，就能測(cè)出電子波的波長(zhǎng)。將測(cè)量值l測(cè)和用式（8）計(jì)算的理論值l理相比較，即可驗(yàn)證德布羅意公式的正確性。 電子衍射圖像的指數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)獲得電子衍射相片后，必須確認(rèn)某衍射環(huán)是由哪一組晶面指數(shù)（h k l）的晶面族的布拉格反射形成的，才能利用（12）式計(jì)算波長(zhǎng)λ。圖4 三類立方晶體 三類(a)簡(jiǎn)單立方(b)面心立方(c)體心立方根據(jù)晶體學(xué)知識(shí), 立方晶體結(jié)構(gòu)可分為三類，分別為簡(jiǎn)單立方，面心立方和體心立方晶體，依次如圖4中(a)、 (b)、(c)所示。由理論分析可知，在立方晶系中，對(duì)于簡(jiǎn)單立方晶體，任何晶面族都可
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