第十一-章---晶體薄膜衍射襯度成像分析-免費(fèi)閱讀
【正文】 4. 什么是消光距離 ?影響晶體消光距離的主要物性參數(shù)和外界條件是什么 ? 5. 衍襯運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本假設(shè)及其意義是什么 ?怎樣做才能滿足或接近基本假設(shè) ? 6. 舉例說(shuō)明理想晶體衍襯運(yùn)動(dòng)學(xué)基本方程在解釋衍襯圖像中的應(yīng)用。 在典型部分共格沉淀物片的情況下，位移垂直于片的表面，其大小為 Δt — 沉淀物片的厚度 n— 沉淀物片四周的結(jié)構(gòu)位錯(cuò)數(shù) δ — 與基體的錯(cuò)配度 bn— 這些位錯(cuò)垂直于片表面的布氏矢量的分量 ? 位移條紋可用于測(cè)定由沉淀物引起的位移矢量的方向和大小 。 設(shè)第二相質(zhì)點(diǎn)的直徑為 D，當(dāng)考慮的柱體內(nèi)含有第二相質(zhì)點(diǎn)時(shí)，相當(dāng)于此柱體的有效厚度增加了一個(gè)厚度變化 Δt ? 因此，結(jié)構(gòu)因子襯度 從根本上講是由于電子束經(jīng)過(guò)的路程上遇到了第二相，使薄膜的有效厚度發(fā)生了變化 ，從而改變了出射電子束的強(qiáng)度。 主要通過(guò)兩種方式產(chǎn)生襯度： ? 應(yīng)變襯度 ：第二相粒子的存在使其周?chē)?基體局部產(chǎn)生晶格畸變 ，電子束通過(guò)畸變區(qū)時(shí)， 振幅和位相發(fā)生變化，從而產(chǎn)生襯度 ? 沉淀物襯度 ：第二相粒子 成分、晶體結(jié)構(gòu)、取向與基體不同 ，從而顯示出的襯度 （ 1）基體襯度（應(yīng)變襯度） ? 應(yīng)變襯度的來(lái)源是由于第二相和基體的界面點(diǎn)陣共格（或部分共格），但有一定的錯(cuò)配度。 顯然，在層錯(cuò)區(qū)的不同位置，晶柱上、下兩部分的厚度 t1和 t2各不相同，則相鄰晶柱的衍射強(qiáng)度將發(fā)生連續(xù)變化。 下面以面心立方為例討論層錯(cuò)的可見(jiàn)性判據(jù)與襯度特征： 面心立方晶體的層錯(cuò)面為｛ 111｝，其上面層錯(cuò)有抽出，插入型、切變滑移型兩類(lèi)。 則有關(guān)系 顯然 R不是常數(shù)，它與 β 有關(guān)。 下面先定性地討論位錯(cuò)線襯度的產(chǎn)生及其特征 ? （ hkl）位錯(cuò)線畸變晶面 設(shè)該晶面的偏離參量為 S0，且S00， ? 位錯(cuò)引起（ hkl）晶面額外的 附加偏差 S’，在位錯(cuò)線的右側(cè)， S’0，在其左側(cè) S’0 ? 右側(cè)區(qū)域內(nèi)，晶面的總偏差 S=S0+S’S0， ? 左側(cè)區(qū)域內(nèi)，總偏差 S=S0+S’S0, ? 在某位置（例如 D’）恰巧使 S=S0+S’=0，衍射強(qiáng)度最大。 式中 它既可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。以下，要得到這樣薄的樣品是非常困難的。為了更為形象地表達(dá)，可進(jìn)一步用 振幅 位相圖 來(lái)表達(dá)。 根據(jù) Fresnel分帶法 可求出 每層點(diǎn)陣面的散射振幅 為 ? 則按 Fresnel衍射原理，由此厚度元 dz在衍射方向上的散射波振幅變化為 dΦ g ? 晶體下表面的衍射振幅等于上表面到下表面各層原子面在衍射方向的 衍射波振幅疊加的總和 ? 式中 是 r處原子面散射波相對(duì)于晶體上表面位置散射波的 相位差。 1 基本假設(shè)與實(shí)驗(yàn)條件 ? 基本假設(shè)： 1) 忽略樣品對(duì)電子束的 吸收 和 多重散射 2) 不考慮衍射束和透射束的 交互作用 。 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衍射波的相互作用。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(chǎng) 、 暗場(chǎng) 和 中心暗場(chǎng) 三種方式。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)。 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 。建立 在非晶樣品中 原子對(duì)電子的散射 和 透射電子顯微鏡小孔徑成像 的基礎(chǔ)上的 。 ? ? 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(guò)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(guò)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(jiǎn)化： tQeeIIII tQttQBABA BA ????????? ???? 111 )(這說(shuō)明 用來(lái)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 。 ①明場(chǎng)成像： 只讓 中心透射束穿過(guò)物鏡光欄形成的衍襯像 稱為明場(chǎng)像。 分析簡(jiǎn)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。 即對(duì)襯度有貢獻(xiàn)的衍射束，其強(qiáng)度相對(duì)于入射束強(qiáng)度是非常小的。 （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。 等傾條紋 當(dāng) t≡c 時(shí) ,完整晶體的衍射
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