TEM的三種像襯度

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1、第5章透射電鏡的圖像襯度及其應(yīng)用透射電鏡的圖像襯度是指熒光屏或照相底板上圖像的明暗程度.又叫黑白反差,或叫對(duì)比度。由于圖像上不同區(qū)域襯度的差別，才使得材料微觀組織分析成為可能。只有了解圖像襯度的形成機(jī)制，才能對(duì)各種圖像給予正確解釋。透射電子顯微像有三種襯度類型，分別為質(zhì)厚襯度，衍射襯度和相位襯度。5.1質(zhì)厚襯度原理試樣各部分質(zhì)量與厚度不同造成的顯微像上的明暗差別叫質(zhì)厚襯度。復(fù)型和非晶態(tài)物質(zhì)試樣的襯度是質(zhì)厚襯度.質(zhì)厚襯度的基礎(chǔ):1.試樣原子對(duì)入射電子的散射2.小孔徑角成象。把散射角大于α的電子擋掉，只允許散射角小于α的電子通過物鏡光闌參與成象。相位襯度衍射襯度是一種振

2、幅襯度，它是電子波在樣品下表面強(qiáng)度（振幅）差異的反映，襯度來源主要有以下幾種：1.兩個(gè)晶粒的取向差異使它們偏離布拉格衍射的程度不同而形成的襯度；2.缺陷或應(yīng)變場(chǎng)的存在，使晶體的局部產(chǎn)生畸變，從而使其布拉格條件改變而形成的襯度；3.微區(qū)元素的富集或第二相粒子的存在，有可能使其晶面間距發(fā)生變化，導(dǎo)致布拉格條件的改變從而形成襯度，還包括第二相由于結(jié)構(gòu)因子的變化而顯示襯度；4.等厚條紋，完整晶體中隨厚度的變化而顯示出來的襯度；5.等傾條紋，在完整晶體中，由于彎曲程度不同（偏離矢量不同）而引起的襯度.1.3衍射襯度成像的特點(diǎn)1.衍襯成像是單束、無干涉成像，得到的并不是樣品的真

3、實(shí)像，但是，衍射襯度像上襯度分布反映了樣品出射面各點(diǎn)處成像束的強(qiáng)度分布，它是入射電子波與樣品的物質(zhì)波交互作用后的結(jié)果，攜帶了晶體散射體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息，特別是缺陷引起的襯度；2.衍襯成像對(duì)晶體的不完整性非常敏感；3.衍襯成像所顯示的材料結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，對(duì)取向也是敏感的；4.衍襯成像反映的是晶體內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)特征，而質(zhì)量厚度襯度反映的基本上是樣品的形貌特征。2.1明場(chǎng)像讓透射束通過物鏡光闌所成的像就是明場(chǎng)像。成明場(chǎng)像時(shí)，我們可以只讓透射束通過物鏡光闌，而使其它衍射束都被物鏡光闌擋住，這樣的明場(chǎng)像一般比較暗，但往往會(huì)有比較好的衍射襯度；也可以使在成明場(chǎng)像時(shí)，除了使透射束通過以

4、外，也可以讓部分靠近中間的衍射束也通過光闌，這樣得到的明場(chǎng)像背景比較明亮衍射襯度樣品微區(qū)晶體取向或者晶體結(jié)構(gòu)不同，滿足布拉格衍射條件的程度不同，使得在樣品下表面形成一個(gè)隨位置不同而變化的衍射振幅分布，所以像的強(qiáng)度隨衍射條件的不同發(fā)生相應(yīng)的變化，稱為衍射襯度。n衍射襯度對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和取向十分敏感，當(dāng)樣品中存在有晶體缺陷時(shí)，該處相對(duì)于周圍完整晶體發(fā)生了微小的取向變化，導(dǎo)致缺陷處和周圍完整晶體有不同的衍射條件，形成不同的襯度，將缺陷顯示出來。這個(gè)特點(diǎn)在研究晶體內(nèi)部缺陷時(shí)很有用.所以廣泛地用于晶體結(jié)構(gòu)研究。n晶體樣品，薄膜樣品（金屬，陶瓷）的襯度來源于衍射襯度。n衍射襯度通常

5、是單束成像襯度.成像時(shí)用透射束或者用衍射束n相位襯度除透射束外，還同時(shí)讓一束或多束的衍射束參與成象。由于各束的相位相干作用而得到晶格（條紋）像或晶體結(jié)構(gòu)（原子）像。用來成象的衍射束（透射束可視為零級(jí)衍射束）愈多，得到的晶體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)愈豐富。相位襯度原理1.電子束通過試樣，相位受到晶體勢(shì)場(chǎng)的調(diào)制，在試樣下表面處得到帶有晶體結(jié)構(gòu)信息的物面波φ0(r).2.物面波φ0(r)經(jīng)過物鏡的作用，在后焦面上得到衍射束，用衍射波函數(shù)Q(g)表示。物鏡好象起了頻譜分析器的作用，把物面波中的透射波和各級(jí)衍射波分開了。從數(shù)學(xué)上講，物鏡對(duì)φ0(r)進(jìn)行了一次富氏變換。記作Q(g)=Fφ0(r

6、)3.透射束與衍射束相互干涉后，在像面上成像得到與所選衍射束相對(duì)應(yīng)的晶格條紋象。這個(gè)過程，可理解為Q(g)乘上相位因子exp(-iX(g))后的富氏逆變換,其結(jié)果是衍射波還原成放大了的物面波，即像面波Φ(r)。相位襯度像成象全過程包含了兩次富氏變換.第一次，物鏡將物面波分解成各級(jí)衍射波，在物鏡后焦面上得到衍射譜。第二次各級(jí)衍射波相互干涉，重新組合，得到保留原有相位關(guān)系的像面波，在像平面處得到晶格條紋像。相位襯度像的種類原子像：像點(diǎn)與原子柱的投影對(duì)應(yīng)，可以用原子分布進(jìn)行解釋。結(jié)構(gòu)像：像點(diǎn)與原子團(tuán)或原子圍成的通道對(duì)應(yīng)，可以用結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接解釋。點(diǎn)陣像：像點(diǎn)與晶面間距對(duì)應(yīng)，

7、與原子排列無關(guān)。高分辨像：分辨率很高的像，但不能用原子分布及晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋。3.1運(yùn)動(dòng)學(xué)理論假設(shè)當(dāng)晶體中存在缺陷或者第二相時(shí)，衍射襯度像中會(huì)出現(xiàn)和它們對(duì)應(yīng)的襯度，即使是在完整晶體中，也會(huì)出現(xiàn)等厚條紋和等傾條紋；晶體中缺陷和衍射襯度之間在尺度和位置上具有怎樣的對(duì)應(yīng)性，完整晶體中的襯度又是怎樣來的？要回答這些問題，必須從理論上來予以解釋。要解釋清楚TEM下觀察到的電子顯微像，最理想、也是最直接的方法就是直接算出樣品下表面處的電子波分布函數(shù)，得出每一點(diǎn)的強(qiáng)度，則無論是衍射襯度還是相位襯度都不再成為問題。但是我們知道對(duì)于求電子束與樣品相互作用后的電子波函數(shù)的表達(dá)式這樣