材料微观结构第二章电子衍衬成像理论2.ppt

1. 衍衬成像运动学理论的基本假设 不考虑试样中透射束和衍射束之间, 衍射束和衍射束之间的相互作用, 即不考虑它们之间的能量交换. 4.消光距离的性质 对于确定的波长，消光距离是晶体的一种物理性质，同时也是不同衍射波矢量g的函数； 同一晶体中，不同的晶面产生的衍射波处于双束条件时，有不同的消光距离，即不同的ξg值。 设产生衍射的晶面垂直于样品表面，单位振幅的入射电子波入射到表面，衍射束沿以OP为轴线,半径为ro的柱体产生衍射。 K=g+s，沿柱线方向rn处一点A对下表面出射点P的贡献可写为： exp(2πik?r)是传播因子，对柱内所有的衍射层均为常数，以下可以提出不计，而右边第一个指数因子 1.等厚消光条纹—研究衍射强度随样品厚度的变化规律 当晶体保持在确定的方位，即衍射条件固定，偏离参量s不变的情况下，式（2-9）可改写为 衍射束强度随样品厚度的周期性振荡可定性地、满意地解释晶体样品楔形边缘处出现的消光条纹。 由于楔形边缘处厚度是连续变化的，所以下表面的衍射强度将随不同位置的厚度变化而周期性改变，出现大体上平行于薄膜边缘的亮暗相间的条纹。 同一亮线或暗线所对应的样品位置具有相同的厚度，故称为等厚消光条纹。 按照运动学理论，双光束近似和忽略吸收的条件下，明场像的强度（1-Ig）与暗场像的强度互补，因此等厚条纹的明、暗场像衬度反转。 * * 第二章 电子衍衬成像理论 上节课内容回顾 第二章 电子衍衬成像理论 2. 在实验上我们可以用哪两种方法尽可能满足这个基本假设: 上节课内容回顾 采用双束成像, 除透射束外, 只有一个强衍射束, 其它衍射束远远偏离精确的布拉格条件; 样品非常薄, 这时候因吸收而引起的能量损失和多重散射以及严格双束情况下的有限的透射和衍射束之间的交互作用均可忽略不计. 第二章 电子衍衬成像理论 I0=Φ0? Φ0* Ig=Φg? Φg* 上节课内容回顾 3. 什么是消光距离？它表示长度还是时间？ 透射波和衍射波强度I0和Ig在晶体深度方向上发生周期性振荡，振荡在深度方向的周期定义为消光距离。 第二章 电子衍衬成像理论 上节课内容回顾 （2-3） 第二章 电子衍衬成像理论 何谓完整晶体？ 这里指不存在位错、层错、第二相导致原子正常位置发生位移、引起畸变的晶体。 2.1.2 完整晶体的运动学理论 第二章 电子衍衬成像理论 柱近似下透射波和衍射波在柱体中的传播 （a)用柱近似求下表面一点P处衍射振幅时各参数的几何关系 （b)衍射晶面偏离布拉格条件的情况，这时K=g+s 2.1.2 完整晶体的运动学理论 K=k-k0 K=g+s k0:入射波矢 k:衍射波矢 g:操作反射—用以获得衍衬图象的某一强衍射晶面的倒易矢量 s:偏离参量 实空间 倒易空间 晶体的倒易点阵 第二章 电子衍衬成像理论 【意义】 倒易点阵的理论在衍射理论和量子力学（晶格振动、晶格热传导、能带理论中的近自由电子近似模型）中占据重要的地位。对固体物理、材料物理、材料学等专业的学生来说，倒易点阵理论是重要的专业基础课。 晶体的倒易点阵 第二章 电子衍衬成像理论 【定义】 （1）“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，它与正空间内某一特定的点阵相对应”； （2）“倒易点阵是在晶体点阵的基础上按照一定对应关系建立起来的空间几何图形，是晶体点阵的另一种表达形式”。 （3）倒易点阵的数学形式大都定义为 式中 为倒易点阵原胞的基矢， 为晶体原胞的基矢， V为原胞的体积。 【性质与应用】 （1） 倒易矢量垂直于晶面(hkl) （2）(hkl)界面族的面间距为1/|Ghkl|（a=1时) （3）利用倒易点阵推导衍射的劳厄(Laue)衍射方程 （4）衍射条件的厄瓦尔德(Ewald)图解法 晶体的倒易点阵 第二章 电子衍衬成像理论 问题1：为什么在描述晶体周期性结构时要引入倒易点阵的概念？ 晶体的倒易点阵 第二章 电子衍衬成像理论 1）晶体的微观周期性结构： 2）电磁波（ ）的周期性 3）电磁波和晶体间相互作用表达式用 来表示； 定义： 具有 的对称性时，则称 为 的倒易点阵； 推论： 具有 的对称性 ? 衍射条件 ? 问题2：为什么采用公式式(1)来定义倒易点阵？ 晶体的倒易点阵 第二章 电子衍衬成像理论 具有 的对称性 ? ? （i