电子能量损失谱剖析.ppt

材料的电子能量损失谱分析 内 容 1 基本原理：1】电子散射 2】表征 2 仪器结构: 1】谱仪 2】能量过滤 3 应用举例：1】元素分析 2】电子状态 3】过滤像 EELS基本原理 电子的非弹性散射 电子散射的表征 散射截面：σ= N/nm ne 平均自由程： b = 6.25×102(ρ/A)1/2(Z/E)t3/2 束扩展：λ= A/N0ρ 吸收系数：dI = -μ0Idt 穿透能力：1/μ0 EELS的典型谱线 强度比较 NiO边（Edge）的形成 吸收边能量 能级位置 K边? 1s壳层 L2,3边? 2p壳层 M4,5边? 3d壳层 N6,7边? 4f壳层 谱 仪 结 构 TEM-EELS结构(串行检测) EELS结构(并行检测) 能量过滤器 能量过滤器和损失谱仪比较 应 用 举 例 一、AlSiON陶瓷的元素分析 二、BN的B-K边与散射角的关系 BN电子散射矢量几何 散射角的选择 三、非晶碳、石墨和金刚石的EELS谱 石墨的C-K边及石墨的径向分布函数 四、(Bi,Ca)MnO3相变引起O－K边变化(1s 2p) (Bi,Ca)MnO3相变引起O－K边变化 五、TiNiFe的母相和马氏体 TiNiFe马氏体的Ti、Ni的L2,3边（p d 白线） TiNiFe合金相变前后Ti的L2,3边变化 TiNiFe白线L2,3的P/B 六、Cu和Cu合金的L2,3边：2p 3d 探测几何影响空间分辨率能谱、能损谱、Z衬度像有不同分辨率能损谱空间分辨率高于能谱 能损谱-扫描像能量过滤像能损谱-线扫描（一维“谱?像”）二维“谱?像”——三维图象 4.AEM：“谱?像”——碳纳米管 一维“谱-像”可定量分析 定量强度分布 碳空心管 锰的填充 碳-（硼-氮）-碳套管 碳-（硼-氮）-碳套管 碳-（硼-氮）-碳套管 4.AEM：二维 “谱?像” 4.AEM： “谱分离”晶界膜 4.AEM： 晶界膜变化 4.AEM： “谱分离”定义晶界 层错面能损谱-像的获得钛酸钙中多余氧化钙原子层 Energy-Filtered TEM STEM-EELS分析 TiO2/ SiO2 Nanocable 表征 成 分 过 滤 像 EELS谱线的CCD过滤像 一维衍射花样能量过滤的CCD像 元素面分布 元素面分布的双窗口法原理 Ni合金的能量过滤像 元素面分布的三窗口法原理 SiC和SiN能量过滤像 Fe2O3会聚束衍射的能量过滤 AlInAs的电子衍射花样能量过滤 矩形区漫散射强度分布等强线 Probe position 0 1 2 3 4 100ev 120ev 140ev GB1 GB2 IF1 IF2 GB1 GB2 0.27 2.62 N%@TP 0.79 0.45 0.35 0.31 N:Si 0.65 0.34 0.26 0.20 N:O 0.73 1.65 0.99 2.24 d (nm) GB2 IF2 IF1 GB1 540 560 520 Energy Loss (eV) Bulk: SrTiO 3 S 5: no Fe S 5: Fe=0.1 wt.% S 5: Fe=0.5 wt. % Bulk: TiO 2 Energy Loss (eV) CaTiO3 Ca4Ti3O10 CaO Fault CaO Bulk 5 nm 5 nm BF BF HADF HADF Zero-Loss (10 eV) OMapping CMapping NMapping B Mapping Si O Ti . 0 2 4 6 8 x 1000 0 1 2 3 4 5 6 x 1000 0 0.5 1.0 1.5 0 0.5 1.0 1.5 2 x 1000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Weight to Model 0 0.5 1.0 1.5 Weight to Model 0 2 4 6 8 Position (nm) Ca Ti Ca/Ti O ELNES: CaTiO 3 ELNES: CaO fault 0 2 4 6 8 Is(x,y)＝I2（x，y）/ I1（x，y） 零损失像 Ti－L双窗口法像 Is(x,y)=I3(x,y)－I