TEM衍射斑的形成理论与基本成像操作.pptVIP

——衍射斑的形成理论与基本成像操作电子衍射电子衍射和电子衍衬分析是透射电镜在材料中的两个最重要且最常见的应用技术。除此之外,还有能谱和能损谱技术。电子衍射常用来分析和确定材料中的相结构。电子衍射操作是把倒易点阵中的图像通过空间转换并在正空间记录下来形成衍射花样,通过对衍射花样的分析我们可以对被测材料中相的晶体结构等作出判断。常见衍射花样:单晶多晶非晶电子衍射的原理和X射线衍射相似，其特点如下:1.电子能量高，波长短，衍射角小。波长短，爱瓦尔德球半径很大，在衍射角θ较小的范围内反射球的球面可以近似地看成是一个平面，电子衍射斑点相当于一个二维倒易点阵平面的投影，能非常直观地显示出晶体的几何特征，使晶体几何关系的研究变得简单方便。2.原子对电子散射能力强（比X射线散射强度高10,000倍）。一方面，高的散射强度可以实现微小区域（几个纳米）的衍射花样的观测，适合于微晶、表面和薄膜的晶体结构研究；另一方面，强衍射束在晶体内易产生二次衍射，甚至多次衍射，导致衍射强度分析困难。在电子衍射图谱的分析中也往往要考虑二次衍射效应。电子衍射的原理1.衍射谱形成的物理本质在某衍射方向,如果两束衍射电子的路程差（光程差）等于波长的整数倍时,将发生干涉,加强衍射束,从而产生衍射斑点。如图：D1.D2斑点形成的条件分别为，?2=2dsin?1=??2=2dsin?2=2?路程差电子衍射的原理2.布拉格衍射公式与厄瓦尔德作图法以试样为圆心,以1/?为半径作一个球,这就是厄瓦尔德球（或称为反射球）。即上张PPT中D1.D2斑点形成的原理：布拉格衍射公式电子衍射的原理由图中可以得到如下关系:那么,只有当时,才能使衍射束满足布拉格方程,产生衍射斑点,其中,晶面间距d与晶体的结构密切相关。反射球面电子衍射的原理厄瓦尔德图解法:以电子束入射方向与反射球交点A作为原点，作一个与晶体结构直接相关的矢量AB，当矢量AB的端点与反射球相交时，则满足布拉格衍射条件；否则，不符合产生衍射的条件。反射球面电子衍射的原理布拉格公式给出了产生衍射的数学条件；厄瓦尔德作图法从衍射几何上直观地给出了产生衍射时,电子束方向、衍射方向以及晶体反射面的几何关系。需要指出的是,布拉格方程只是发生衍射的必要条件,但并非充要条件。而且,某一个特定方向究竟发生几级衍射,也是布拉格公式回答不了的问题。电子衍射的原理那么,作为必要条件,我们可以认为,在衍射花样中,出现的衍射斑点都是满足布拉格方程的,但是并不是所有满足布拉格方程的点,都会形成衍射斑点。那么,满足布拉格方程条件的点,却没有形成衍射斑点的地方,我们认为其发生了消光。所谓消光,是指满足布拉格衍射条件的某些衍射方向,由于晶体点阵对称或结构平移对称的影响而不出现衍射极大的现象。这包括结构消光以及点阵消光。电子衍射的原理3.点阵消光定义:倒易点阵的分布是与晶体原胞对应的，在晶体学或衍射物理中，人们更习惯地采用布拉菲晶胞来处理各类相关的问题，从而人为的造成消光，即点阵消光。电子衍射的原理3.点阵消光晶体结构衍射斑点的消光条件简单立方没有限制，都能衍射bcc（体心立方）h+k+l=奇数fcc（面心立方）h、k、l奇偶混合hcp（密排六方）h+2k=3n，且l为奇数NaCl型结构h、k、l奇偶混合bct（体心四方）h+k+l=奇数电子衍射的原理4.结构消光定义:结构消光的来源是由于晶体中某些对称操作具有平移分量，此时只有垂直于对称元素的那些平面才能显示出这些消光规律。举例说明:某一立方晶体的滑移面为，滑移分量为:试确定该晶体产生衍射的条件。解:考察消光规律的平面必须是滑移面的垂面（hhl），出现衍射的条件是:即2h+l=2n所以衍射谱中会出现如（112）、（114）、（116）、（002）等衍射斑,而（111）、（113）、（115）、（001）等斑点会消失。看不懂，求指导T_T！电子衍射的原理电子衍射的原理根据布拉格方程,综合考虑晶体点阵消光和结构消光后,就可确定对应的倒易点阵。如图,如果倒易点阵都是理想意义上的点,那么根本不可能使某个零层倒易面上的点同时落在厄瓦尔德球上。那么,之所以能得到衍射花样,又要回到电子衍射自身的特