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1、2018/10/21,HNU-ZLP,1,C、质厚衬度原理,质厚衬度是由试样对电子的散射引起的,散射是指入射电子穿透试样时与试样原子中的电子或原子核碰撞至使穿出试样时偏离了原来的方向. 弹性散射穿过试样后电子能量没有损失或基本没有损失的，偏离角度小的； 非弹性散射穿过试样后电子能量有较大损失的，偏离角度大的。 质厚衬度指穿过样品且散射角度小的那些电子即弹性散射电子所形成的衬度。,2018/10/21,HNU-ZLP,2,散射衬度用原子散射截面 表示：一个电子被试样原子散射后偏转角等于或大于光阑孔径半角 的几率。像衬度是图像上不同区域间明暗程度的差别。,2018/10/21,HNU-ZLP,3,
2、样品对电子束的散射随样品的原子序数增加而增加；样品越厚，电子受到散射的机会越多， 样品中任意两个相邻的区域由于组成元属不同或由于厚度不同，均会对电子产生不同程度的散射， 当散射电子被物镜光阑挡住不能参与成象时，样品中散射强的部分在像中显得较暗，而样品中散射较弱的部分在像中显得较亮，形成像的衬度。,散射衬度（质厚衬度）,2018/10/21,HNU-ZLP,4,由于试样上各部位对电子的散射能力不同所形成的衬度称为散射衬度（质厚衬度），要求试样厚度100200nm 主要用于分析复型成象和粉末试样成象。,2018/10/21,HNU-ZLP,5,散射衬度的形成 物镜光阑放在物镜的后焦面上，光阑孔与透
3、镜同轴； 散射角大的电子被光阑挡住，只有与光轴平行透射电子及散射角很小的那一部分电子可以通过光阑孔； 若入射电子束强度为I0，照射在试样的A点及B点 。,2018/10/21,HNU-ZLP,6,A和B是同一种材料,衬度取决于厚度差; A和B不是同一种物质组成,衬度取决于厚度差和原子序数差,2018/10/21,HNU-ZLP,7,若A点物质比B点物质对电子的散射能力强，则透射电子束IAIB，在荧光屏上A点比B点暗。试样上各处散射能力的差异变成了有明暗反差的电子图像,2018/10/21,HNU-ZLP,8,当使用物镜光阑或缩小物镜光阑孔径时，会有更多的散射电子被光阑挡住不能成相，提高了图象的
4、衬度。图a的衬度高且图象清晰。,2018/10/21,HNU-ZLP,9,2018/10/21,HNU-ZLP,10,质厚衬度公式,以强度为I0的电子束照射在试样上，经一次散射后参与成象的电子束强度I为：式中 N0阿佛加德罗常数 A原子量 密度 t 厚度 a 原子散射截面,2018/10/21,HNU-ZLP,11,图象上相邻点的反差决定于成象电子束的强度差，则衬度为：IA、IB为相邻点的成象电子束强度,2018/10/21,HNU-ZLP,12,由于透射试样很薄，（Qt）1，则：,这就是质厚衬度公式-衬度取决于样品的厚度差,2018/10/21,HNU-ZLP,13,图象衬度与试样参数的关系
5、（1）,与原子序数的关系：物质的原子序数越大，散射电子的能力越强，在明场象中参与成象的电子越少，图象上相应位置越暗。 与试样厚度的关系：设试样上相邻两点的物质种类和结构完全相同，只是电子穿越的厚度不同，则 图象衬度反映了试样上各部位的厚度差异，在明场象中，暗的部位对应的试样厚，亮的部位对应的试样薄。,2018/10/21,HNU-ZLP,14,散射的衬度与电子被试样散射的程度有关。 （1）厚度一定时，试样的密度大（或原子序数大），电子被试样散射的机会多，散射的角度大。 （2）试样的厚度大，电子在试样中通过的路程越长，被散射的程度大，散射角大。电子被散射的程度与试样的密度、原子序数、厚度有密切关
6、系，也即与试样的质量，与试样的厚度有密切关系，故散射衬度又称之为质厚衬度。,2018/10/21,HNU-ZLP,15,图象衬度与试样参数的关系（2）,与物质密度的关系：厚度一定时，试样的密度大（或原子序数大），电子被试样散射的机会多，散射的角度大。 电子被散射的程度与试样的密度、原子序数、厚度有密切关系，即与试样的质量，与试样的厚度有密切关系，故散射衬度又称为质厚衬度。,2018/10/21,HNU-ZLP,16,应用,适用于一般成像方法对非晶态薄膜和复形膜试样所形成图象的解释，观察形貌及其分布。 （1）应于非晶试样 （2）应用于表面复型,2018/10/21,HNU-ZLP,17,对于晶体
7、，若要研究其内部缺陷及界面，就要把晶体制成电子束透明的薄膜试样进行直接观察，在所观察的微小区域内，试样的厚度相差不多，密度基本一致，对电子散射作用大致相同，所以不能以质厚衬度晶体缺陷的图象。 晶体的衍射强度与其内部缺陷和界面结构有关，可用来研究晶体。,2018/10/21,HNU-ZLP,18,2018/10/21,HNU-ZLP,19,典型电镜照片的比较,金颗粒 三氧化二铁,2018/10/21,HNU-ZLP,20,单晶，多晶与非晶的比较,使用电镜的电子衍射功能可以判断样品的结晶状态： 单晶为排列完好的点阵。 多晶为一组序列直径的同心环。 非晶为一对称的球形。,2018/10/21,HNU
8、-ZLP,21,单晶，多晶与非晶的电子衍射图,2018/10/21,HNU-ZLP,22,一些样品的电镜照片,高分子球 碳棒 MCM41介孔材料,2018/10/21,HNU-ZLP,23,一些样品的电镜照片,Ni晶粒 催化剂 表面 Co颗粒,2018/10/21,HNU-ZLP,24,不同温度下TiO2晶粒生长的情况,2018/10/21,HNU-ZLP,25,纤维，角形和花状的电镜照片,2018/10/21,HNU-ZLP,26,球表面的Au，氧化镧，Fe2O3,2018/10/21,HNU-ZLP,27,Zn粒，Al2O3，单壁碳管,2018/10/21,HNU-ZLP,28,高分子网，晶体层面，纳米球,2018/10/21,HNU-ZLP,29,局部的单晶，晶粒的生长，晶体棒与颗粒,2018/10/21,HNU-ZLP,30,氧化膜，碳管组装，银粒生长,2018/10/21,HNU-ZLP,31,样品表面的凹凸形态和附着物,2018/10/21,HNU-ZLP,32,硅的晶格排布,2018/10/21,HNU-ZLP,33,金刚石的晶格排布,
