电子显微分析电子衍射.pptVIP

What is ED:衍射是波动性的体现，是波的弹性相干散射。如光的狭缝衍射、X光对晶体的衍射。衍射现象:散射波在某些方向彼此加强,在其他方向散射波较弱. 衍射条件： TEM中晶体对样品的散射满足上述条件,故产生ED. 电子衍射是晶体物质对单色电子波产生的衍射现象。 电子衍射的最显著的优点： 研究表明：晶体的衍射可看成是满足布喇格条件的晶面对入射束的反射。 衍射看成反射是导出布拉格方程的基础。 晶体对电子波的衍射现象，与X射线衍射一样，布喇格定律描述。当波长为λ的单色平面电子波以掠射角θ照射到晶面间距dhkl的平行晶面组（hkl）时，若满足： n=0，1，2，3，‥ ‥ ‥ ，叫做衍射级数。 n=0对应透射束 考虑到dhkl/n=dnhnknl，可以把任意的（hkl）晶面组的n级衍射都看成是与之平行，但晶面间距小n倍的(nh nk nl)晶面组的一级衍射，使Bragg定律成为： 根据正弦函数的性质， 因为 所以 通常电子枪加速电压为80~100kV甚至更高，也即入射波波长为10-2? 数量级，而金属中常见晶体的晶面间距d的数量级为几?，于是 1.倒易点阵的概念 所谓倒易点阵指的是在量纲为[L -1 ]的倒易空间内的另外一个点阵，与正空间内一特定的点阵相对应。如果正点阵晶胞的基矢为a，b，c，则相应的倒易点阵基矢为： 其中Vc为正点阵晶胞的体积： 倒易点阵的性质： a*、b*和c*分别垂直于b和c、c和a以及a和b所在的平面。由此可证明，正、倒点阵的单胞基矢之间满足： 只有正交点阵和它相应的倒易点阵基矢之间，才存在如下简单关系： 若由原点O*(即阵点000)指向任意坐标为（h，k，l ）的阵点的矢量： 1.What kind of sphere? 在倒易空间中， 画出衍射晶体的倒易点阵，以倒易原点O*为端点做入射波的波矢量k，该矢量平行于入射束方向，长度等于波长的倒数，即 Ewald球:以O为中心，1/λ为半径的球。 2. The point of the sphere. 若有倒易矢量G(为hkl)正好落在爱瓦尔德球面上，则相应的晶面组（hkl）与入射束的位相必满足布喇格条件，衍射束的方向就是OG 3.倒易阵点的“权重”—结构因数或结构振幅 从X射线衍射已经知道，衍射束强度 Fhkl叫做(hkl)晶面组的结构因数或结构振幅，表示晶体的正点阵晶胞内所有原子的散射波在衍射方向上的合成振幅，即： 其中fj是晶胞中位于 (xj，yj，zj) 的第j个原子的原子散射因数，n是晶胞原子数。又可写成： 式中rj是第j个原子的坐标矢量， 当Fhkl=0时，即使满足布喇格定律，也没有衍射束产生，因为每个晶胞内原子散射波的合成振幅为零，这叫做结构消光。几种常见晶体结构的消光规律见下表. 普通电子衍射装置示意图： 波长为λ的平行单色入射电子束入射方向平行于光轴。位于O处样品晶体内，若晶面间距为d的(hkl)晶面组满足布喇格定律，则在与入射方向成 2θ角的方向上将得到该晶面组的衍射束。 由图显然可以看到，花样上衍射斑点P’与中心斑点O’之间的距离R为：R=Ltg2θ 由于高能电子衍射2θ很小， tg2θ≈ 2θ, 2dsinθ=λ 带入布喇格定律式（4-2），得： Rd=λL 电子衍射基本公式(The basic equation of ED)。 五、透射电镜中的电子衍射电子显微镜成像原理 一百多年前,阿贝首先研究了光学显微镜的成像过程(即,阿贝成像原理) 认为透镜成像分成两步: 1.入射平行光束受到样品的散射作用而分裂成为各级衍射谱,蕴含了样品的空间频率信息,在透镜的后焦面上按不同的空间频率形成一系列衍射斑点,即由物变换到衍射谱的过程; 2. 各衍射谱经过干涉重新在像面上会聚成诸像点,即由衍射谱重新变换到物(像是放大了的物)的过程. 建立衍射环半径的比值与各种晶体结构的晶面间距递增规律之间的关系(规律与X射线衍射相同)。 1）立方晶体 晶面间距： d=a/(h2+k2+l2)1/2 立方晶体有：R12:R22:R32:….=1/d12: 1/d22 :1/d32 =N1:N2:N3…. 考虑消光规律后, 简单立方: R12:R22:R32:….=1,2,3,4,5,6,8,9,10…… 面心立方: R12:R22:R32:….=3,4,8,11,12,16,19,20,24,27…… 体心立方: R12:R22