[材料科學(xué)]第八章電子衍射(已修改)
2025-03-06 00:41 本頁面
【正文】 LOGO 第八章 電子衍射 第二篇 材料電子顯微分析 Company Logo ?電子衍射已成為當(dāng)今研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的重要手段，是電子顯微學(xué)的重要分支。 ?電子衍射可在電子衍射儀或電子顯微鏡中進行。 電子衍射分為低能電子衍射和高能電子衍射 ，前者電子加速電壓較低（ 10～ 500V），電子能量低。電子的波動性就是利用低能電子衍射得到證實的。目前，低能電子衍射廣泛用于表面結(jié)構(gòu)分析。高能電子衍射的加速電壓 ≥ 100kV，電子顯微鏡中的電子衍射就是高能電子衍射。 ?普通電子顯微鏡的“寬束”衍射（束斑直徑 ≈ 1μm ）只能得到較大體積內(nèi)的統(tǒng)計平均信息，而微束衍射可研究分析材料中亞納米尺度顆料、單個位錯、層錯、疇界面和無序結(jié)構(gòu)，可測定點群和空間群。 Company Logo ?電子衍射的優(yōu)點是可以原位同時得到微觀形貌和結(jié)構(gòu)信息，并能進行對照分析。電子顯微鏡物鏡背焦面上的衍射像常稱為電子衍射花樣。電子衍射作為一種獨特的結(jié)構(gòu)分析方法，在材料科學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，主要有以下三個方面： ?（ 1）物相分析和結(jié)構(gòu)分析； ?（ 2）確定晶體位向； ?（ 3）確定晶體缺陷的結(jié)構(gòu)及其晶體學(xué)特征。 Company Logo 81電子衍射和 X射線衍射的比較 —— 共同點 ?電子衍射的原理和 X射線衍射相似，是以滿足（或基本滿足）布拉格方程作為產(chǎn)生衍射的必要條件。 ?兩種衍射技術(shù)得到的衍射花樣在幾何特征上也大致相似：多晶體的電子衍射花樣是一系列不同半徑的同心圓環(huán)，單晶衍射花樣由排列得十分整齊的許多斑點所組成，而非晶體物質(zhì)的衍射花樣只有一個漫散的中心斑點。 Company Logo 多晶衍射花樣 ?NiFe多晶納米薄膜的電子衍射 Company Logo La3Cu2VO9單晶體的電子衍射圖 ? Company Logo 非晶態(tài)材料電子衍射圖的特征 Company Logo 電子衍射和 X射線衍射不同點 由于電子波與 X射線相比有其本身的特性，因此電子衍射和 X射線衍射相比較時，具有下列不同之處： ?首先， 電子波的波長比 X射線短得多 ，在同樣滿足布拉格條件時，它的衍射角 θ 很小，約為 102rad。而 X射線產(chǎn)生衍射時，其衍射角最大可接近 90176。 。電子衍射測定衍射斑點位置精度遠低于 X射線。 ?其次，在進行電子衍射操作時采用薄晶樣品，薄樣品的倒易陣點會沿著樣品厚度方向延伸成桿狀，因此，增加了倒易陣點和愛瓦爾德球相交截的機會，結(jié)果使略為偏離布格條件的電子束也能發(fā)生衍射。 Company Logo ?第三，因為電子波的波長短，采用厄瓦德球圖解時，反射球的半徑很大，在衍射角 θ 較小的范圍內(nèi)反射球的球面可以近似地看成是一個平面，從而也可以認為電子衍射產(chǎn)生的衍射斑點大致分布在一個二維倒易截面內(nèi)。這個結(jié)果使晶體產(chǎn)生的衍射花樣能比較直觀地反映晶體內(nèi)各晶面的位向，給分析帶來不少方便。 ?第四，電子衍射譜強度正比于原子序數(shù)， X射線衍射強度正比于原子序數(shù)的平方，故電子衍射有助于尋找輕原子的位置。 ?最后，原子對電子的散射能力遠高于它對 X射線的散射能力（約高出四個數(shù)量級），故電子衍射束的強度較大，攝取衍射花樣時曝光時間僅需數(shù)秒鐘。電子衍射束強度幾乎與透射束相當(dāng)，兩者相互作用使衍射花樣特別是強度分析變得復(fù)雜，不能象 X射線那樣通過強度來測定結(jié)構(gòu)。 Company Logo 由布拉格方程 2dhklsinθ ＝ λ 因為 所以 這說明，對于給定的晶體樣品，只有當(dāng)入射波長足夠短時，才能產(chǎn)生衍射。
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