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實驗三-電子衍射實驗-文庫吧

2025-04-02 00:34 本頁面


【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的整數(shù)倍時,便出現(xiàn)相長干涉,即干涉加強。從圖1可以看出,滿足相長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。 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,在晶體薄膜內(nèi)部各個方向上,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 光屏相遇時形成衍射圓環(huán),這時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)的電子波的波長比x射線的波長短得多。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)對應(yīng)的晶面族的晶面指數(shù)。對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個衍射環(huán)半徑,Mn為與第n個衍射環(huán)對應(yīng)晶面的密勒指數(shù)平方和。在實驗中只要測出rn,并確定Mn的值,就能測出電子波的波長。將測量值l測和用式(8)計算的理論值l理相比較,即可驗證德布羅意公式的正確性。 電子衍射圖像的指數(shù)標(biāo)定實驗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)式計算波長λ。圖4 三類立方晶體 三類(a)簡單立方(b)面心立方(c)體心立方根據(jù)晶體學(xué)知識, 立方晶體結(jié)構(gòu)可分為三類,分別為簡單立方,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,對于簡單立方晶體,任何晶面族都可
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