第十一-章---晶體薄膜衍射襯度成像分析(已修改)
2025-08-17 10:36 本頁面
【正文】 第十一章 成像分析 多媒體制作： X. C. He 南京工程學院材料教研室 一、質厚襯度和衍射襯度 ?像襯度 : 在熒光屏或照相底片上，眼睛能觀察到的光強度或感光度的差別。 透射電鏡的像襯度來源于 樣品對入射電子束的散射 。 ?基本類型： 質厚襯度 、 衍射襯度 和 相位襯度 三種。 非晶樣品質厚襯度成像 復型樣品電子顯微圖像襯度是樣品不同微區(qū)間存在 原子序數或厚度 的差異而形成的，即 質厚襯度 。建立 在非晶樣品中 原子對電子的散射 和 透射電子顯微鏡小孔徑成像 的基礎上的 。 （ 1）單個原子對入射電子的散射 當一個電子穿透非晶體薄膜樣品時，將與樣品原子核和核外電子相互作用，由于電子質量比原子核小得多，所以原子核對電子的散射一般只引起電子改變運動方向，而能量沒有變化，稱為 彈性散射 。其 散射角： ne UrZ??? 彈性散射截面： 當一個電子與一個孤立的核外電子發(fā)生散射時，入射電子的運動方向發(fā)生改變，能量也會發(fā)生變化。稱 非彈性散射。 ? 其散射角 : ? 非彈性散射截面： ? 那么一個原子的 彈性散射截面與非彈性散射截面之和 ： 2nn r?? ?eUrq??2ee r?? ?en Z ??? ??0（ 2）透射電子顯微鏡小孔徑角成像 為確保高分辨率，采用小孔徑角成像。在 物鏡背焦面 插入一小孔徑的物鏡光欄來實現。 （ 3）質厚襯度的成像原理 下面討論非晶體樣品的厚度、密度與成像電子強度的關系。如果忽略原子之間的相互作用，則每立方厘米包含 N個原子的樣品的 總散射截面為 ： 0?NQ ?如果 1平方厘米樣品表面積的電子數為 n，當其穿透 dt厚度樣品后有 dn個電子被散射到光欄外，即其減少率為： 00 ??ANQ ? Q d tndn??? 入射電子總數。 ? ? 電子束強度所以 Qtenn ??0 0nnqI ?QteII ??01?QtQtc 1?)(00 tANQt ???叫 臨界厚度 單次電子散射為前提 ? 如果以 表示強度為 的入射電子，通過樣品 A區(qū)域 后，進入物鏡光欄參與成像的電子強度；以 表示強度為 的入射電子，通過樣品 B區(qū)域 后，進入物鏡光欄參與成像的電子強度，那么投射到熒光屏或照相底片上相應的 電子強度差 ，則： AI 0IBI0IAB III ???)(11 BBAA tQtQBABA eIIII ???????推導質厚襯度公式 ? 若復型是同種材料制成的，則可簡化： tQeeIIII tQttQBABA BA ????????? ???? 111 )(這說明 用來制復型的材料總散射截面越大或復型相鄰區(qū)域厚度差別越大，復型圖像襯度越高 。 ctQt m i n ???? 對于晶體薄膜樣品而言，厚度大致均勻，原子序數也無差別，因此，不可能利用質厚襯度來獲得圖象反差，晶體薄膜樣品成像是 利用衍射襯度成像 ，簡稱 “ 衍射襯度 ” （ 1）晶體樣品的衍射襯度及形成原理 由樣品各處 衍射束強度的差異 形成的襯度稱為衍射襯度 。或是由樣品各處 滿足布拉格條件程度的差異 造成的。 衍射襯度成像原理 ? 設有 A、 B晶粒 ? B內的某 (hkl)晶面 嚴格滿足Brag條件 ，或 B晶粒內滿足 “ 雙光束條件 ” ，則通過 (hkl)衍射使 I0分解為 Ihkl和 IOIhkl兩部分 ? A內所有晶面與 Bragg角相差較大， 不能產生衍射。 ? 在 物鏡背焦面上的物鏡光闌，將衍射束擋掉，只讓透射束通過光闌孔進行成像， 此時，像平面上 A和 B晶粒的光強度或亮度不同，分別為 IA≈ I0 IB =I0 Ihkl B晶粒相對 A晶粒的像襯度為 相位襯度 ? 衍襯象全都是振幅襯度像，即 只讓單束電子穿過物鏡光闌成像，像的強度是單束振幅的平方 ，襯度取決于試樣各點的 偏移矢量 、 試樣厚度 、 消光距離 。對于上述幾個參量為常數就不顯襯度。 ? 相位襯度 是讓多束電子穿過物鏡光闌，造成彼此相干成像 ，像的分辨細節(jié) 取決于入射波被試樣散射引起的 相位變化 和 物鏡球差 、散焦引起的 附加相位差 的選擇 。其形成原理同學們自學！ 二、透射電鏡的基本成像操作 ? 晶體樣品成像操作有 明場 、 暗場 和 中心暗場 三種方式。 ①明場成像： 只讓 中心透射束穿過物鏡光欄形成的衍襯像 稱為明場像。 ②暗場成像： 只 讓某一衍射束通過物鏡光欄形成的衍襯像 稱為暗場像。 ③ 中心暗場像： 入射電子束 相對 衍射晶面 傾斜角 ，此時 衍射斑將移到透鏡的中心位置 ，該衍射束通過物鏡光欄形成的衍襯像稱為 中心暗場成像。 減小球差 ，中心暗場成像比普通暗場成像清晰。 電子束傾斜 由照明系統的上下偏轉線圈來完成。 三、雙光束衍射條件 ? 傾轉樣品，使 晶體中只有一個晶面滿足 Bragg條件 ，從而產生強衍射，其它晶面均遠離 Bragg位置，衍射花樣中幾乎 只存在大的透射斑點 和 一個強衍射斑點 。 ? 明、暗場襯度的互補性 在衍射條件接近理想的雙光束條件下，即除了透射束以外，只有一支強衍射束，而其它的衍射束強度近似為 0，設入射束強度為 I0，則有 I0 = ID + IT 這時，明、暗場襯度互補，但在非雙光束條件下明、暗場像不完全互補。 四、消光距離 入射電子受原子強烈的散射作用，因而必須考慮
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1