电子衍射部分.doc

电子衍射 一． 1.多晶、单晶及非晶态衍射花样的特征 多晶态特征： 多晶体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环。 样品中各晶粒同名（HKL）面倒易点集合而成倒易球（面），倒易球面与反射球相交为圆环，因而样品各晶粒同名（HKL）面衍射线形成以入射电子束为轴、2(为半锥角的衍射圆锥。不同（HKL）衍射圆锥2(不同，但各衍射圆锥均共项、共轴。 各共顶、共轴（HKL）衍射圆锥与垂直于入射束的感光平面相交，其交线为一系列同心圆（称衍射圆环）即为多晶电子衍射花样。多晶电子衍射花样也可视为倒易球面与反射球交线圆环（即参与衍射晶面倒易点的集合）的放大像。 单晶态特征： 单晶体的电子衍射花样由排列的十分整齐的许多斑点组成。 单晶电子衍射花样就是（uvw）*0零层倒易平面（去除权重为零的倒易点后）的放大像（入射线平行于晶带轴[uvw]）。 非晶态特征： 非晶态物质的电子衍射花样只有一个漫散的中心斑点。 非晶没有整齐的晶体结构。其原理和多晶、单晶衍射相似。 2.电子衍射与X射线衍射的对比 电子衍射与X射线衍射相比的优点: a.电子衍射能在同一试样上将形貌观察与结构分析结合起来。 b.电子波长短，单晶的电子衍射花样宛如晶体的倒易点阵的一个二维截面在底片上放大投影，从底片上的电子衍射花样可以直观地辨认出一些晶体的结构和有关取向关系，使晶体结构的研究比X射线简单。 c.物质对电子散射主要是核散射，因此散射强，约为X射线一万倍，曝光时间短。 与X射线衍射相比的不足: 电子衍射强度有时几乎与透射束相当，以致两者产生交互作用，使电子衍射花样，特别是强度分析变得复杂，不能象X射线那样从测量衍射强度来广泛的测定结构。此外，散射强度高导致电子透射能力有限，要求试样薄，这就使试样制备工作较X射线复杂；在精度方面也远比X射线低。 与X射线衍射的共性： 电子衍射的原理和X射线衍射相似，是以满足(或基本满足)布拉格方程作为产生衍射的必要条件。 两种衍射技术所得到的衍射花样在几何特征上也大致相似。 对比列表 3.电子衍射原理——爱瓦儿德图解法 在了解了倒易点阵的基础上，我们便可以通过爱瓦尔德球图解法将布拉格定律用几何图形直观地表达出来，即爱瓦尔德球图解法是布拉格定律的几何表达形式。 在倒易空间中，画出衍射晶体的倒易点阵，以倒易原点O*为端点作入射波的波矢量k(即图中的矢量OO* )，该矢量平行于入射束方向，长度等于波长的倒数，即 附：布拉格定律 一般形式：2dsin(=(产生衍射的必要条件 极限条件：((2d，即对于给定的晶体，只有当入射波长足够短时，才能产生衍射。对于透射电镜，加速电压为100～200kV，则电子波波长((10-2～10-3 nm，而常见晶体的晶面间距为d (10～10-1 nm,因此， sin(=(／2d (10-2，即( (10-2rad 电子衍射角非常小，是电子衍射与X射线衍射之间的主要区别。 二． 1.晶带定理： 晶带： 晶体中若干个晶面平行于某个轴线方向，这些平行晶面称为晶带，轴线方向为该晶带的晶带轴。用该轴线的晶向指数[uvw]作为带轴符号。 2.零层倒易截面与晶带的对应关系 3.立方晶系的消光规律 没找到 三． 1.电子衍射基本公式的推导、含义和应用 如图，一束波长为(的平行单色入射电子束照射下，面间距为d的晶面族{hkl}满足布拉格条件，在距晶体样品为L的底片上照下了透射斑点Q和衍射斑点P。 基本公式含义： 设样品至感光平面的距离为L（可称为相机长度），O(与P(的距离为R，由图可知 tan2(=R/L (11-2)tan2(=sin2(/cos2(=2sin(con(/con2(；而电子衍射2(很小，有con((1、con2((1， 故式（11-2）可近似写为 2sin(=R/L 将此式代入布拉格方程(2dsin(= ( )，得 (/d=R/L Rd=(L （11-3） 式中：d——衍射晶面间距（nm） (——入射电子波长（nm）。 此即为电子衍射（几何分析）基本公式（式中R与L以mm计）。 b.推导 由于电子波波长很短，电子衍射的很小，一般仅为1～2，所以 代入布拉格公式 可得： 这就是电子衍射的基本公式。其中L一般是确定的，称为相机长度，称为相机常数，用K表示： 一般K是已知的，因而通过底版测出R就可求出d。 c.应用 没找到 2.单晶电子衍射花样与倒易点或零层倒易截面的关系(见下文八-2) 四．单晶电子衍射谱：二维倒易点阵的投影，也就是由某一特征平行四边形平移所得的花样。 五．各共项、共轴（HKL）衍射圆锥与垂直