透射电镜中的成像衬度.pdfVIP

第22章透射电镜中的成像衬度 曾雄辉 2010/11/24 22.1 什么是对比度？ 22.2 图像对比度原则：图像和衍射图；物镜光阑的使用或者扫描透射探测 器：明场像和暗场像。 22.3质量－厚度对比度：质厚衬度原理；TEM像；STEM像；展示质厚衬度 的样品；定量质厚衬度； 22.4 原子序数衬度 22.5 TEM 中的衍射衬度：双束情况；设定激发误差；获得双束中心暗场 像；图像和衍射图之间的关系。 22.6 STEM 中的衍射衬度 参考资料：透射电子显微学：材料科学教材（4卷本）Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science. David B. Williams, C. Barry Carter. 2007 ，清华大学出版社 22.1 对比度定义 1、两个临近区域的强度相差 在5-10% 以上时，人眼才能 分辨。 2、图像平均强度越高，那么 对比度越低。 所以在TEM中，发散束斑可 以获得较高的对比度。 22.2 图像对比度原则：使用物镜光阑或STEM 探测器：明场和暗场像 1、物镜光阑：提高对比度； 2、高分辨像：相位衬度，所以如果 用物镜光阑要足够大，容纳多束。 3、中心暗场像：tilt beam,物镜光阑 套住衍射束。振幅衬度 4、STEM：明场、环形暗场。环形暗 场探头相对于物镜光阑可以收集更多 电子，两者适用于不同的样品，后面 会讲到。 22.3 质量－厚度衬度 质量厚度衬度来自于非相干弹性散射（Rutherford散射）电子。 Rutherford散射的截面和原子序数Z强相关，也就是说和样品的质量或者 密度、厚度相关联。 用低于50 的散射电子来形成图像，质量厚度衬度占主导 （但其中也会 有Bragg 衍射衬度）； 高于50 的散射电子,相干散射可以忽略，基本是非相干散射，比较弱， 而且只决定于原子序数Z ，因此，我们如果用这部分电子来成像，可以得 到带有元素信息的像。类似于SEM中的BSE，但透射中由于样品太薄，因 此一般不用BSE （信噪比太低）。 这一节，暂不考虑衍射衬度，这对于非晶样品是对的；对于晶态样 品，如果移出物镜光阑或者用环形暗场探测器，让多束参与成像，这样可 以最小化衍射衬度。 22.3.A 质量－厚度衬度的机制 1、非相干弹性散射截面和Z强相 关； 2、随着样品厚度的增加，非相 干弹性散射次数增加，因为平均 自由程是固定的。 22.3 B TEM像 碳膜上的碳球：显示厚度衬度 镀上Au-Pd ，显示质量衬度。 反转衬度处理，显示三维形貌 用Os, Pb, U等重金属stain两相高分子材料， 重金属原子吸附在不饱和键部位，显示质量 70 µm 物镜光阑 10 µm 物镜光阑 衬度。 较低的加速电压、将会增加电子散射角度和散射截面，因而在牺牲像 强度的