材料微观结构第二章电子衍衬成像理论3.ppt

完整晶体的衬度 S恒定，厚度t改变，产生等厚条纹； 厚度一定，S改变，产生等倾条纹； 样品厚度均匀，亦无弯曲，则产生均匀的衬度； 衍射衬度与成像所用的衍射束有关，用不同的衍射束成像，则像的衬度包括消光条纹也会发生相应的变化。 2.1.3 不完整晶体的运动学理论 由于晶体取向关系的改变而引起的不完整性，例如晶界、孪晶界、沉淀物与基体界向等等。 晶体缺陷引起，主要有点缺陷（空穴与间隙原子），线缺陷（位错）、面缺陷（层错）及体缺陷（偏析，二相粒子，空洞等）。 相转变引起的晶体不完整性：①成分改变组织不变（spinodals）；②组织改变成分不变（马氏体相变）；③相界面（共格、半共格、非共格）。 2.1.3 不完整晶体的运动学理论 样品中一般都有缺陷，缺陷会使晶体局部发生弹性位移，取向发生变化，导致局部衍射条件的变化，引起衍射衬度的变化。 仍可用柱体模型分析缺陷对衍射强度的影响，缺陷是柱体发生了某种畸变，引起柱体内z处dz厚度元位移R，原来的位置矢量r变为r’=r+R。 在柱体(x, y)确定情况下，位移适量R可以仅视为深度z的函数。R (x,y,z)的具体形式决定于缺陷的类型。 2.1.3 不完整晶体的运动学理论 将位移畸变场R(x, y, z)代入上式就可求得不完整晶体下表面的衍射振幅Φg Φg的表达式(2-18)称为不完整晶体的运动学方程。 不完整晶体的衬度 不同晶体缺陷有不同的畸变位移场R(x,y,z)，缺陷的衬度不仅与畸变位移场R有关，而且与g(用以获得衍衬图像的某一强衍射晶面的倒易矢量，称为操作反射）有关。对于确定的缺陷，位移场R(x,y,z)是确定的，但g可以通过倾斜试样人为选择，同一个缺陷可以给出不同的衬度特征。 g?R=0时，说明g垂直于R，畸变引起的原子位移发生在反射平面内，exp(-2πig?R)=1，畸变不导致附加衬度，衍衬像中看不到缺陷导致的衬度。 g不垂直于R时，g?R一般等于分数，exp(-2πig?R)≠1，畸变导致附加衬度，缺陷显示可观察到的衬度，这是缺陷成像的基础。 * * 完整晶体衍射强度的运动学方程 ? ? ? t一定,s改变 ? Ig max的条件 Ig=0的条件 震荡周期 产生条件 条纹 上节课内容回顾 t=n/s 1/s t=(2n+1)/2s 等厚条纹 s一定,t改变 第二章 电子衍衬成像理论 1.等倾消光条纹—研究衍射强度随晶体位相的变化规律 如果样品的厚度t不变，衍射强度将随偏离参量s的变化而变化，这种情况相当于膜厚度不变，但膜受到弯曲因而使局部晶面取向发生变化，即s参量发生渐变。 (2-13) 2.1.2 完整晶体的运动学理论 第二章 电子衍衬成像理论 Ig随s的变化 s=0时，衍射强度有极大值，当s=(2n+1)/2t(n=1,2,…)时，衍射强度都有极大值，不过随着s的增大，衍射强度的极大峰值迅速下降。 当s=1/t时，出现第一个极小值。 当s=n/t时，衍射强度出现第n个极小值，是衍射强度发生消光的位置。 所以当t一定时，随着s的增加，衍射强度也发生周期性振荡,周期： （2-14） 2.1.2 完整晶体的运动学理论 第二章 电子衍衬成像理论 弯曲消光条纹的运动学解释 从形变晶体中观察到的弯曲消光条纹，正是衍射强度随晶体位向变化的实例。若样品上O点处衍射晶面的位向精确满足布拉格衍射条件(s=0)，其两侧的晶面因薄膜弯曲而向相反方向转动。s符号相反，且离O点越远，s愈大。所以，衍衬像中对应于s=0的亮线（暗场）或暗线（明场）两侧，还有明暗相间的条纹出现（因强度迅速下降，条纹的数目有限），同一亮线或暗线对应的样品位置处具有相同的偏离参量(s相同),所以这种特征衬度称为等倾消光条纹。 倾动一下样品，样品上相应于s=0的位置发生变化，消光条纹的位置也跟着发生变化。等倾消光条纹对样品取向非常敏感。 2.1.2 完整晶体的运动学理论 第二章 电子衍衬成像理论 Al薄膜试样边缘因弯曲而引起的等倾（等S）弯曲消光条纹。从衍射谱可看出左右两侧弯曲方向相反，右侧向[111]方向倾斜，左侧向 方向倾斜。 2.1.2 完整晶体的运动学理论 第二章 电子衍衬成像理论 根据上述讨论，完整晶体的衍衬像中存在两种衬度轮廓：等厚消光条纹和等倾消光条纹，前者受样品厚度”t”的制约，后者受偏离参量“s”的制约。 薄晶体试样在电子束较长时间照射下，受热变形，使s值发生连续变化，这时在试样中极易观察到等倾条纹，甚至在试样不动的情况下，因试样受热而缓慢翘曲，此时也可看到等倾消光轮廓缓慢掠过视场。等倾条纹移动时，因s变化，最易显示晶体中存在的位错，这一点常被用来揭示晶体中的位错。 而等厚消光条纹在试样不动时，一般不会移动。 2.1.2 完整晶体的运动学理论 第二章 电子衍衬成像理论