【正文】 2k2l2h3k3l3NNO *( uv w ) 0 *ggg h3 k 3 l 3h 2 k 2 l 2h 1 k 1 l 1 ? ?g rh kl ? ? 0 hu kv lw? ? ? 0 [0 0 1 ](1 1 0 )(1 2 0 )(1 0 0 )(0 1 0 )O *1 0 0 1 1 0 1 2 00 2 00 1 0標準零層倒易面 ? 標準零層倒易面 滿足晶帶定理 不消光 ? 偏離矢量 Kgh k lO( u v w )0*K 39。g + ( S )2 qDq S+ S1/t1/t 透射電鏡中的電子衍射 ? 選區(qū)衍射 多晶電子衍射花樣 2 qK K39。gh k lO厄瓦爾德球L衍射環(huán)R底片 R Ld Kd? ?? R R Rd d dj j1 2 1 21 1 1: : : : : : : :? ? ? ?? 多晶電子衍射花樣 ? 物相鑒定 分析方法 : (一 ) 已知晶體 1. 測量衍射環(huán)半徑 R 2. 計算 R2及 Rj2/R12， 得出環(huán)指數(shù) 3. 如已知相機常數(shù) K， 也可根據(jù)電子衍射基本公式計算 d 4. 查 ASTM卡片 (二 ) 未知晶體 1.－ 4. 估計各衍射環(huán)相對強度 5. 查 ASTM卡片 單晶電子衍射花樣 ? 單晶電子衍射花樣的標定 嘗試較核 標準花樣對照法 嘗試較核 ? 已知 L?和晶體結(jié)構(gòu) (1) 選最接近中心的衍射斑點 : 1,2,3,4......測量它們到中心的距離 R (2) 由電子衍射基本公式求出相應的晶面間距 d (3) 由 d定出晶面族指數(shù) {hkl} (4) 測定衍射圖上衍射斑點之間夾角 f (5) 決定最接近中心的衍射斑點的指數(shù) 48種 12 3000 R1R2R3R 4h1k1l1h2k2l2 4 嘗試較核 (6) 決定第二個斑點指數(shù) ,必須符合夾角公式 (7) 通過矢量運算 ,得其它斑點指數(shù) ， 必須反復驗算夾角 。 (8) 根據(jù)晶帶定律 ,求晶帶軸的指數(shù) 通常定義入射電子束方向即為晶帶軸方向 ， 為使計算所得的晶帶軸方向 [uvw]符合所定義的入射電子束方向 ，規(guī)定：如果用底片進行分析 ， 選擇 g2位于 g1的反時針方向 ， 且 g1和 g2的夾角應小于 180?。 如果用照片進行分析 ，選擇 g2位于 g1的順時針方向 ， 且 g1和 g2的夾角應小于180?。 嘗試較核 ? L?未 知 ,晶體結(jié)構(gòu)已知 (1)測量 R (2)由比值得出 d R LdKd? ?? R R Rd d dj j1 2 1 21 1 1: : : : : : : :? ? ? ?? 嘗試較核 ? 立方晶體 (3)重復前面 (4)~(8) Nalkhad ????222222 lkhN ??? 12 2dNaN????????? ? R R R N N Nj j1 2 22 2 1 2: : : : : : : :? ? ? ?? 嘗試較核 ? 未知晶體結(jié)構(gòu) ， 已知 L? ???測量 R值 (2)計算 d (3)查 ASTM卡片 嘗試較核 ? 電子衍射圖一般有５種對稱性 標準花樣對照法 ? 對已知衍射物花樣特別直觀和簡便 ① 先找出離中心斑靠近的三個衍射斑 ,按從小到大次序排好 , ② 求出比值 。 ③ 測量夾角 ④ 將所得到的比值與所測量的夾角與標準衍射圖譜比較。 低能電子衍射 低能電子衍射 ? 以能量為 10~500eV的電子束照射晶體樣品表面所產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象 ? 給出樣品表面 1~5個原子層的結(jié)構(gòu)信息 單晶表面原子與二維點陣 ? 單晶表面原子排列有三種狀態(tài) ? 二維點陣的排列可用 5種布拉菲點陣表達 二維點陣的倒易點陣 ? 二維倒易點陣平面與二維正點陣平面平行 ???????????01****abbabbaa???????????????qqs i n1s i n1**bbaaAabababAba倒易桿 ? 二維倒易點陣陣點在垂直于點陣平面方向上延伸為連續(xù)直線，稱為倒易桿 O*O1/d0001020 10 21/ ?二維倒易矢量性質(zhì) HKHKHKHKdrHKrKbHar/1)(*****????二維倒易矢量性質(zhì) ???????jbibbjaiaayxyx???????jbibbjaiaayxyx******?????????????AabAabAbaAbaxyyxxyyx****?????????????********AabAabAbaAbaxyyxxyyx二維電子衍射方向 ? 矢量方程 ***/)( 0 KbHarSS HK ???? ?成像原理 )/(*)/(*RdbRdakh????衍射花樣特征 ? 衍射花樣由衍射斑點組成，每一個斑點代表樣品表面一個晶列，即一個倒易點 ? 低能電子衍射花樣是樣品表面二維倒易點陣的投影 低能電子衍射儀 ? 電子光學系統(tǒng) ? 記錄系統(tǒng) ? 超高真空系統(tǒng) ? 控制系統(tǒng) 低能電子衍射儀應用 ? 表面二維結(jié)構(gòu)、重構(gòu)、吸附、缺陷、相變、晶格振動、擴散以及電子在表面的多重散射等現(xiàn)象 ? 研究低能電子衍射斑點的分布情況，從而獲得表面的二維結(jié)構(gòu)方面的信息 ? 研究衍射斑點的強度和入射電子能量的關(guān)系，可通過計算得出在單位網(wǎng)格內(nèi)，原子的位置和它的分布情況，以及表面層與第二層之間的距離 ? 通過對衍射斑點的形狀的研究可獲得有關(guān)單位網(wǎng)格、疇結(jié)構(gòu)、小島平臺等方面的情況從而獲得有關(guān)表面缺陷和相變等方面的知識 透射電子顯微像 衍射襯度原理 明場成像 暗場成像 2 q?B Ahkl000物鏡光闌物鏡象平面2 q?B Ahkl000物鏡光闌物鏡象平面IA=I 0 IB =I0 Ihkl IA=0 Ihkl衍射襯度原理 ? 中心暗場像 2 q ?B A物鏡光闌物鏡象平面hk l2 q?I0I A =0Ih kl000hk l衍射襯度原理 在實驗中 ， 為獲得中心暗場像 ， 應采取以下步驟： (1) 正確合軸 ,平移 ,使電子束正確地沿著透鏡的光軸入射到試樣上 (2) 傾斜試樣 ,以獲得所要求的衍射條件 ,如雙光束 (3) 使用傾斜裝置 ,即用電磁偏轉(zhuǎn)線圈 , 將入射束拉斜 , 這時電鏡應處于衍射工作方式 , 在傾斜電子束時應注意熒光屏 ,將透射斑點移到原先主衍射斑 (hkl) 位置 , 而將對面的弱衍射斑移到中心 ,這時它將變?yōu)榱裂苌浒? 衍襯運動學 電子顯微鏡下直接觀察薄晶體樣品所獲得的顯微圖象，其襯度主要是由電子和試樣中的原子相互作用產(chǎn)生的衍射效應提供的，稱為衍襯象，解釋圖象襯度的理論就是衍射理論，衍射理論有兩種：一種運動學，一種動力學。無論運動學理論還是動力學理論，目的都是對試樣下表面各處的電子強度進行分析，即計算各處的衍射束的振幅，由此進一步求出它的強度，因為衍襯象的襯度就是試樣下表面各處的衍射束強度不同造成的。 衍襯運動學 運動學 動力學 I 02qI g I039。? gI0IgI039。2q衍襯運動學 ? 基本假設(shè) : 1. 入射電子在樣品內(nèi)只可能受到不多于一次的散射 ，即不考慮多次反射與吸收 。 2. 入射電子波在樣品內(nèi)傳播過程中 ， 強度的衰減可以忽略 ， 即不考慮入射束與衍射束之間相互作用 采用薄試樣并且偏離矢量較大 衍襯運動學 ? 兩個近似條件： 雙束近似 柱體近似 T DI 01 2 3理想晶體的衍射強度 Af圖的意義： 1. AB間的弧長代表電子束進入樣品所經(jīng)過的距離 t 2. AB間的弦長代表衍射波按相位疊加后的總振幅 A 3. 代表相位角之和 Mf 4. 越小， R越大 f f? ? ?s CR? 1/ ?? sA N BOz r CMC t= M CMf理想晶體的衍射強度 ? 理想晶體的衍射強度 ? ?2222s i ns i nsstIsstiAgg????????????晶柱晶柱消光距離 ? 消光距離 q qk k39。? g /2? gIgI0?qk?? q?gVF?c os等厚條紋 ? 等厚條紋 s一定 , Ig隨 t變化而變 ? ? ? ?I s stg g? ?122??sint sg g? ?? 1Igttg??g= 1 / S1 / (s ?g)21/ 2s1/ s3/ 2 s2/ s5/ 2 s3/ s等厚條紋 ? 等厚條紋特征： (1)同一等厚條紋上的 t處處相等 。 (2)等厚條紋不會相交 。 (3)根據(jù)第一條紋的亮或暗 ,可判斷明暗場象。 tI0=1tg?? g= 1 /SIg1 /2 sA f 圖f =2 ? stt等傾條紋 ? Ig隨 s變 , t不變 ? ? ? ?? ?It ststg g? ?????2222s in? ?Itggmax???220 1/ t 2/ t 3/ t3 /t 2 /t 1 /tsg= 1/ tIg= (? t) 2 /?g2等傾條紋 特征： 1. 在等傾條紋上 s=0。 2. s=0條紋兩側(cè) s異號 。 3. 可以相交 。 4. 在視場中會跑動 入射束衍射束透射束OA B（ hk l )入射束透射束OAB（ hk l)衍射束s= 0s= 0 s 0s 0s 0非理想晶體 ? 衍射襯度特別適合觀察晶體中缺陷 rr39。RA i ig g晶柱 ? ?? ??????f f ae ei 39。M i( )M1 1Rg h k l ?? ?a 2非理想晶體 ? 不可見判據(jù) g R nh k l ? ? ( )整數(shù)e i? ?a 1傾斜界面 ? 晶界：條紋較細較密 , 圍著一個晶粒 ,兩個晶粒往往襯度不同 晶粒 1 晶粒2電子束位錯 ? 位錯是一種常見的線缺陷。表征其晶體學特性的基本物理量是它的柏氏矢量 b。 ? 分類： 1. 螺位錯 b平行于位錯線 ， 可有許多滑移面 2. 刃位錯 b垂直于位錯線 ， 只有一個滑移面 3. 混合位錯 位錯襯度實際是由位錯附近的點陣畸變產(chǎn)生 ， 可稱作應變場襯度 位錯 ? 刃位錯 ? 螺位錯 ? 混合位錯 bb螺位錯刃位錯滑移面位錯 AiAi iA Agg gn晶柱晶柱晶柱 晶柱?? ???? ?? ???????ff a f be39。 e e39。iMi( )Mi( )M11 1位錯