《透射电子显微学》第8章晶体薄膜的衍射衬度原理.pptx

第八章 晶体薄膜的衍射衬度原理 透射电镜的成像方法和图像衬度 衍衬的一些基本概念 衍衬成像的运动学理论 衍衬成像的动力学理论 消光条纹 第一节 透射电镜的成像方法和图像衬度 明场像 中心暗场像 高分辨像 透射电镜的成像方法 物镜光栏 A B 透射电镜成像光路及成像原理 I0 I0 像平面 物镜 样品 IA IB IA IB hkl 000 h k l 000 IA≈I0 IB ≈I0 ID IA≈0 IB ≈Ihkl B A 明场像 中心暗场像 B A B A 暗场成像方法 中心暗场像 旁轴暗场像 倾斜电子束 移动物镜光栏 试样 物镜 物镜光栏 按成像衍射束强度 暗场成像可分为： 强束暗场像 弱束暗场像 像平面 透射电镜的图像衬度 质量厚度衬度 相位衬度 因透射束和衍射束相互干涉产生的衬度 Z衬度 样品不同区域因原子序数的差别产生的衬度 散射和小孔径角成像 样品不同区域因原子序数或厚度的差别产生的衬度 衍射衬度 透射束或衍射束单束成像 样品不同区域因满足布拉格条件的差别产生的衬度 透射束和衍射束多束成像 电子束扫描、环形探测器接收高角散射电子成像 质量厚度成像原理 物镜光栏 物镜 样品 像平面 I0 α 小孔径角成像 I Qt I  I e 0 Q  N 0 2 0 (Z  Z ) (U )2 e2   Z 衬度像成像原理 Z衬度像 Z 衬度像及成像原理 具有原子尺度分辨率的Z 衬度像 注入态 0℃退火3min 高分辨像 （d）Er的能量损失谱 第二节 衍衬的一些基本概念 衍射衬度和衍衬像 双光束衍射条件 000 hkl 明场像与暗场像  明、暗场像衬度互补 I0 = IT + Ig 消光距离 偏离参量 s = 0 的条件下，衍 射束强度 Ig 在样品深度方向 上变化的周期距离，记作ξg g g F   Vc cos ξg Φ0 Φg k k O A B A B A B s = 0时，衍射波强度在样品深度方向的变化 Φ O t I0 Ig I O t 第三节 衍衬成像的运动学理论 运动学理论的基本假设和基本处理方法 基本假设 不考虑衍射束和透射束之间的交互作 对衬度有贡献的衍射束强度与透射束相比是很小的 衍衬成像时应采用大的偏离参量 不考虑样品对入射电子的吸收和多重散射 入射电子在样品中只受到不多于一次的散射 实验中要采用足够薄的样品 （2）双光束近似 IT + Ig ≈ 1 近似处理方法 （1）柱体近似 I0 IT Ig P hkl 000 O* O k k G s g g  d  i exp(2isz)dz g g  d  i exp[2i(k  k)  r]dz 2 g I g (s)       2    sin 2 (ts)   而 Ig ＝ | Φg |2 衍射成像的运动学理论 完整晶体的衍射强度公式 dz t z k k k 0 z r k – k = g + s r // z // s 0 t g g g ist) i sin ts  s  exp( isz)dz  exp(2 i    IT ＝ 1 Ig 非完整晶体的衍射强度公式 r  r  R g g  d  i exp[ 2i(k   k )  r ]dz g g  d  i exp( 2isz ) exp( 2ig  R)dz   2g  R t g g 0  exp( 2 isz ) exp( i )dz  i   有缺陷晶体的原子位置矢量 缺陷引起的附加相位角 附加相位因子 2 I g (s)2  g         sin 2 (ts)   2      g g max I     t  当 t ξg/π 时，有 Igmax 1，得出错误结论 运动学理论只适用于极薄的样品 当s→0时，等厚消光条纹间距将趋近于无穷大，这与实 际观察结果不一致 运动学理论只适用于偏离参量较大的情况 运动学理论是不完善的，对某些衍衬现象不能作出完 美的解释，其应用具有局限性。运动学理论实质上是 动力学理论在一定条件下的近似。 第四节 衍衬成像的动力学理论 运动学理论的不足之处及适用范围 t = 1/s 完整晶体的动力学方程 动力学理论考虑了透射束和衍射束 之间的交互作用，这是与运动学理 论的根本区别，它仍然采用柱体近 似和双束近似的处理方法 0 g i i d0 0 g i i   g  0 exp(2isz) dz    0   g exp(2isz) dz   d g 透射波和衍