材料研究方法011透射电子显微镜2.ppt

透射电子显微镜 透射电子显微镜的主要功能 成像： 明场像，暗场像 格子像，原子像 衍射 电子衍射 电子衍射与电子衍射仪 ★薄晶体的电子衍射特征： ⑴厄瓦尔球半径比倒易矢量大几十倍 ⑵衍射角很小，衍射线集中在前方 ⑶倒易点被拉长为倒易杆，倒易杆方向垂直于薄膜厚度 ★以上三个原因决定使得电子束相对晶体任何取向，在倒易原点附近都会有许多倒易杆与球面接触或交截，从而可以得到许多衍射线。衍射线的方向为连接球心和倒易杆与球的交点，如图所示 电子显微镜中的电子衍射 ★有效相机常数 电镜中的衍射花样是物镜后焦面的衍射斑点经过几级透镜放大后在底片上成的像，则相机长度L不能象电子衍射仪那样简单的计算为试样至底片的距离，而应根据后焦面上衍射斑点被放大的倍数，折算成衍射仪相机长度，成为有效相机长度L′. 电子显微镜中的电子衍射 令图中O′P′距离为r,则 再利用布拉格公 式，得到 电子显微镜中的电子衍射 r 经过中间镜和投影镜放大后在底片上的距离 R为 即 其中， 电子显微镜中的电子衍射 所以 其中 即为电子显微镜的有效相机长度，称 为电子显微镜的有效相机常数 3.单晶体和多晶体电子衍射花样指数标定 ★单晶体衍射花样 其特征是衍射斑点规则排列。在衍射斑 点花样中最基本的是简单电子衍射花样— 单晶带电子衍射花样，它是通过倒易点阵 原点的一个二维倒易面的放大像 3.单晶体和多晶体电子衍射花样指数标定 其中各衍射斑点对应的倒易点指数如下图 七种晶系衍射斑点排布方式 3.单晶体和多晶体电子衍射花样指数标定 ★简单电子衍射花样的指数标定 1.立方系单晶体已知物质的衍射指数标定 ⑴指数直接标定法 需要知道仪器常数和晶体的点阵常数。 以衍射晶体铝为例 3.单晶体和多晶体电子衍射花样指数标定 3.单晶体和多晶体电子衍射花样指数标定 3.单晶体和多晶体电子衍射花样指数标定 复杂电子衍射花样：1.高阶劳埃带 3.单晶体和 多晶体电子衍射花样指数标定 Kikuchi lines Kikuchi line formation Kikuchi line formation Kikuchi line formation Kikuchi line formation Kikuchi line formation Kikuchi line formation 3.单晶体和 多晶体电子衍射花样指数标定 另外，复杂电子衍射花样还包括二次电子 衍射、孪晶衍射、双晶带衍射等. 2.菊池线 More forward scattering – higher intensity Higher angle scattering – lower intensity Trace of the plane (halfway between the lines) Deficit line – closer to origin Excess line – farther from origin What is the angle between the diffracting rays and the trace of the plane? QB If the trace of the plane is halfway between the k-lines, how far apart are the k-lines? 2QB What happens if you rotate the crystal? K-lines will move as though rigidly attached to the crystal. The scattering distribution will remain stationary. 电子背反射衍射(EBSD) 电子背反射衍射(EBSD)形成机理 EBSD图像 多晶体内部的晶粒取向分布及晶粒间关系 * * 电子束与物质的相互作用 阴极发光 轫致辐射 X 射 线 透射电子 俄歇电子 衍射电子 二次电子 反射电子 吸收电子 电 子 探 针 扫描 电镜 透射电镜 俄歇电子谱仪 入射电子束 样 品 单晶电子衍射 多晶电子衍射 X射线衍射 电子衍射花样的分析包括两个方面： 1）衍射几何：电子束经晶体散射后所产生的干涉线或斑点的位置； 2）衍射强度：即电子束经晶体散射后所产生的干涉线或斑点的强度。 从衍射几何方面的分析可获得大量的晶体学信息， 本部分重点讨论衍射斑点的形成原理与其物理意义。 相机长度 (a)第一幅衍射花样的形成和选区电子衍射原理 (b)三透镜衍射方式原理图 （不