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1、第九章TEM(4)晶体薄膜衍射衬度成像分析,1. 概述,前一章讲述了电子衍射的基础内容，主要针对相结构分析。但透射电子显微镜的主要功能是进行微观结构形貌分析，要求电子束能够透过所观察的样品，常规的透射电镜电子束能透过样品的厚度极其有限，约数百纳米。将透射电镜应用于材料科学研究领域的早期，受到样品制备技术的限制，利用复型技术获取间接样品实现对微观组织的观察，较光学显微镜的分辨率提高约2个数量级，达到几百纳米左右。这主要是由于复型材料颗粒较大，不能把样品中小的细微结构复制出来。2012 is coming,2 衍射衬度成像原理,2.1 像衬度的概念及成像原理衬度是指在荧光屏或照相底片上，眼睛能观察
2、到的光强度或感光度的差别。透射电镜的像衬度来源于样品对入射电子束的散射.下面分两种基本类型：质厚衬度和衍射衬度。1） 非晶样品质厚衬度成像非晶（复型）样品电子显微图像衬度是由于样品不同微区间存在原子序数或厚度的差异而形成的，即质厚衬度。它是建立在非晶样品中原子对电子的散射和透射电子显微镜小孔径成像的基础上的。,质厚衬度成像原理,2. 晶体样品的衍射衬度及形成原理对于晶体薄膜样品而言，厚度大致均匀，原子序数也无差别，因此，不可能利用质厚衬度来获得图象反差，这样，晶体薄膜样品成像是利用衍射衬度成像，简称“衍射衬度”由样品各处衍射束强度的差异形成的衬度称为衍射衬度。或是由样品各处满足布拉格条件程度的
3、差异造成的。,设薄膜有A、B两晶粒.B晶粒内的某(hkl)晶面严格满足Bragg条件，或B晶粒内满足“双光束条件”，则通过(hkl)衍射使入射强度I0分解为Ihkl和I0-Ihkl两部分 A晶粒内所有晶面与Bragg角相差较大，不能产生衍射。 在物镜背焦面上的物镜光阑，将衍射束挡掉，只让透射束通过光阑孔进行成像，此时，像平面上A和B晶粒的光强度或亮度不同，分别为 IAI0 IB I0 - Ihkl,B晶粒相对A晶粒的像衬度为:,3.2 透射电镜的基本成像操作,明场成像： 只让中心透射束穿过物镜光栏形成的衍衬像称为明场镜。,暗场成像： 只让某一衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为暗场像。,3.2
4、透射电镜的基本成像操作,中心暗场像： 入射电子束相对衍射晶面倾斜角，此时衍射斑将移到透镜的中心位置，该衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为中心暗场成像。 因为减小了球差，中心暗场成像比普通暗场成像清晰。电子束倾斜由照明系统的上下偏转线圈来完成。,3.2 透射电镜的基本成像操作,3.3 位错线衬度产生及其特征,位错是一种线缺陷，表征位错晶体学特性的基本物理量是它的柏氏（Burgers）b矢量。根据柏氏矢量与位错线的关系，位错可分为刃型（ b u位错线）、螺型（ b / u位错线）和混合型（ b即不平行也不垂直位错线）。由于位错的存在，在位错线附近的某个范围内点阵将发生畸变，其应力和应变场的性质均与b直接有关。不管何种类型的位错，都会引起在它附近的某些晶面发生一定程度的局部转动，位错线两边晶面转动方向相反。且离位错线愈远，转动量愈小，如果采用这些畸变的晶面作为操作反射，则衍射强度将受到影响，从而产生衬度。,3.4 实验拍摄的位错形貌,3.4 实验拍摄的位错形貌,TEM形貌,TEM形貌,TEM形貌,
