第十一-章---晶體薄膜衍射襯度成像分析-全文預(yù)覽
【正文】 — 對于不同的晶體缺陷，有不同的位移矢量 ，對于同一類型的位移矢量也會因操作反射不同而出現(xiàn)不同的缺陷襯度 六 衍襯動力學(xué)簡介 1 運(yùn)動學(xué)理論的不足之處 1） 當(dāng) s→0 時(shí)，衍射強(qiáng)度得到錯誤結(jié)論 由運(yùn)動學(xué)理論所得出的衍射強(qiáng)度公式 可知， 當(dāng) S→0 ， ? 如果樣品比較厚，以致于 將導(dǎo)致 即 衍射束的強(qiáng)度超過入射束的強(qiáng)度 ，這個(gè)結(jié)論顯然是錯誤的。 等傾條紋 當(dāng) t≡c 時(shí) ,完整晶體的衍射強(qiáng)度公式 可改寫為 i、 s=0 ii、 (n為非零整數(shù) )時(shí) ， Ig=0 iii、 (n為非零整數(shù) )時(shí)， Ig有極大值，且隨 s的增大迅速衰減。顯然，圓周長 1/s就是衍射波振幅或強(qiáng)度振蕩的深度周期，圓直徑 OP對應(yīng)的弧長 1/2s，此時(shí)，衍射振幅最大。 （注意：近似平行） ? 因此有： ? 則柱體下表面衍射波的合成振幅 Φg ? 衍射強(qiáng)度： ? 完整晶體的衍射強(qiáng)度公式： ? ξ g — 消光距離 S — 偏離參量 t — 樣品厚度 ? 為了更為形象地表達(dá) ，可進(jìn)一步分析。 因此，在樣品下表面衍射束與透射束之間的距離 t?2θ=100 2 102=2nm 實(shí)驗(yàn)條件： 1) 試樣取向應(yīng)使衍射晶面處于足夠偏離布拉格條件的位置， 即 S≠0 2) 要采用 足夠薄的樣品 2 完整晶體的衍射強(qiáng)度 ? 設(shè)入射波振幅 或 I0=1 ? 樣品晶厚度為 t ? 如下圖選取小柱體和厚度元，且厚度元位置矢量為 r ? 偏移參數(shù)量為 s，且取 s0，其愛瓦爾德球作圖如圖 (b) ? 下面計(jì)算厚度為 t的晶柱 OA所產(chǎn)生的衍射強(qiáng)度。 即對襯度有貢獻(xiàn)的衍射束，其強(qiáng)度相對于入射束強(qiáng)度是非常小的。這種計(jì)算是很復(fù)雜的，是電子衍射強(qiáng)度理論在晶體衍射中的應(yīng)用。 分析簡單雙光束條件下，入射波只被激發(fā)成為 透射波 和 衍射波的情況下，兩支波之間的相互作用。 電子束傾斜 由照明系統(tǒng)的上下偏轉(zhuǎn)線圈來完成。 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。 ? 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(jìn)行成像， 此時(shí)，像平面上 A和 B晶粒的光強(qiáng)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(qiáng)度是單束振幅的平方 ，襯度取決于試樣各點(diǎn)的 偏移矢量 、 試樣厚度 、 消光距離 。 ? ? 電子束強(qiáng)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(qiáng)度為 的入射電子，通過樣品 A區(qū)域 后，進(jìn)入物鏡光欄參與成像的電子強(qiáng)度；以 表示強(qiáng)度為 的入射電子，通過樣品 B區(qū)域 后，進(jìn)入物鏡光欄參與成像的電子強(qiáng)度，那么投射到熒光屏或照相底片上相應(yīng)的 電子強(qiáng)度差 ，則： AI 0IBI0IAB III ???)(11 BBAA tQtQBABA eIIII ???????推導(dǎo)質(zhì)厚襯度公式 ? 若復(fù)型是同種材料制成的，則可簡化： tQeeIIII tQttQBABA BA ????????? ???? 111 )(這說明 用來制復(fù)型的材料總散射截面越大或復(fù)型相鄰區(qū)域厚度差別越大，復(fù)型圖像襯度越高 。 ? 其散射角 : ? 非彈性散射截面： ? 那么一個(gè)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。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(chǔ)上的 。第十一章 成像分析 多媒體制作： X. C. He 南京工程學(xué)院材料教研室 一、質(zhì)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(qiáng)度或感光度的差別。 非晶樣品質(zhì)厚襯度成像 復(fù)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(shù)或厚度 的差異而形成的，即 質(zhì)厚襯度 。稱 非彈性散射。如果忽略原子之間的相互作用，則每立方厘米包含 N個(gè)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(shù)為 n，當(dāng)其穿透 dt厚度樣品后有 dn個(gè)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(shù)。 衍射襯度成像原理 ? 設(shè)有 A、 B晶粒 ? B內(nèi)的某 (hkl)晶面 嚴(yán)格滿足Brag條件 ，或 B晶粒內(nèi)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(nèi)所有晶面與 Bragg角相差較大， 不能產(chǎn)生衍射。其形成原理同學(xué)們自學(xué)！ 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。 減小球差 ，中心暗場成像比普通暗場成像清晰。 四、消光距離 入射電子受原子強(qiáng)烈的散射作用，因而必須考慮透射波和
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