電子顯微鏡SPM襯度.ppt

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1、第九章——TEM(4)晶體薄膜衍射襯度成像分析1.概述前一章講述了電子衍射的基礎(chǔ)內(nèi)容，主要針對(duì)相結(jié)構(gòu)分析。但透射電子顯微鏡的主要功能是進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)形貌分析，要求電子束能夠透過(guò)所觀察的樣品，常規(guī)的透射電鏡電子束能透過(guò)樣品的厚度極其有限，約數(shù)百納米。將透射電鏡應(yīng)用于材料科學(xué)研究領(lǐng)域的早期，受到樣品制備技術(shù)的限制，利用復(fù)型技術(shù)獲取間接樣品實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀組織的觀察，較光學(xué)顯微鏡的分辨率提高約2個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到幾百納米左右。這主要是由于復(fù)型材料顆粒較大，不能把樣品中小的細(xì)微結(jié)構(gòu)復(fù)制出來(lái)。2012iscoming2衍射襯度成像原理2.1像襯度的概

2、念及成像原理襯度是指在熒光屏或照相底片上，眼睛能觀察到的光強(qiáng)度或感光度的差別。透射電鏡的像襯度來(lái)源于樣品對(duì)入射電子束的散射.下面分兩種基本類型：質(zhì)厚襯度和衍射襯度。1）非晶樣品質(zhì)厚襯度成像非晶（復(fù)型）樣品電子顯微圖像襯度是由于樣品不同微區(qū)間存在原子序數(shù)或厚度的差異而形成的，即質(zhì)厚襯度。它是建立在非晶樣品中原子對(duì)電子的散射和透射電子顯微鏡小孔徑成像的基礎(chǔ)上的。質(zhì)厚襯度成像原理2.晶體樣品的衍射襯度及形成原理對(duì)于晶體薄膜樣品而言，厚度大致均勻，原子序數(shù)也無(wú)差別，因此，不可能利用質(zhì)厚襯度來(lái)獲得圖象反差，這樣，晶體薄膜樣品成像是利用衍射

3、襯度成像，簡(jiǎn)稱“衍射襯度”由樣品各處衍射束強(qiáng)度的差異形成的襯度稱為衍射襯度?；蚴怯蓸悠犯魈帩M足布拉格條件程度的差異造成的。設(shè)薄膜有A、B兩晶粒.B晶粒內(nèi)的某(hkl)晶面嚴(yán)格滿足Bragg條件，或B晶粒內(nèi)滿足“雙光束條件”，則通過(guò)(hkl)衍射使入射強(qiáng)度I0分解為Ihkl和I0-Ihkl兩部分?A晶粒內(nèi)所有晶面與Bragg角相差較大，不能產(chǎn)生衍射。?在物鏡背焦面上的物鏡光闌，將衍射束擋掉，只讓透射束通過(guò)光闌孔進(jìn)行成像，此時(shí)，像平面上A和B晶粒的光強(qiáng)度或亮度不同，分別為IA≈I0IB≈I0-IhklB晶粒相對(duì)A晶粒的像襯度為:3.

4、2透射電鏡的基本成像操作明場(chǎng)成像：只讓中心透射束穿過(guò)物鏡光欄形成的衍襯像稱為明場(chǎng)鏡。暗場(chǎng)成像：只讓某一衍射束通過(guò)物鏡光欄形成的衍襯像稱為暗場(chǎng)像。3.2透射電鏡的基本成像操作中心暗場(chǎng)像：入射電子束相對(duì)衍射晶面傾斜角，此時(shí)衍射斑將移到透鏡的中心位置，該衍射束通過(guò)物鏡光欄形成的衍襯像稱為中心暗場(chǎng)成像。因?yàn)闇p小了球差，中心暗場(chǎng)成像比普通暗場(chǎng)成像清晰。電子束傾斜由照明系統(tǒng)的上下偏轉(zhuǎn)線圈來(lái)完成。3.2透射電鏡的基本成像操作3.3位錯(cuò)線襯度產(chǎn)生及其特征位錯(cuò)是一種線缺陷，表征位錯(cuò)晶體學(xué)特性的基本物理量是它的柏氏（Burgers）b矢量。根據(jù)

5、柏氏矢量與位錯(cuò)線的關(guān)系，位錯(cuò)可分為刃型（b⊥u位錯(cuò)線）、螺型（b//u位錯(cuò)線）和混合型（b即不平行也不垂直位錯(cuò)線）。由于位錯(cuò)的存在，在位錯(cuò)線附近的某個(gè)范圍內(nèi)點(diǎn)陣將發(fā)生畸變，其應(yīng)力和應(yīng)變場(chǎng)的性質(zhì)均與b直接有關(guān)。不管何種類型的位錯(cuò)，都會(huì)引起在它附近的某些晶面發(fā)生一定程度的局部轉(zhuǎn)動(dòng)，位錯(cuò)線兩邊晶面轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。且離位錯(cuò)線愈遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)量愈小，如果采用這些畸變的晶面作為操作反射，則衍射強(qiáng)度將受到影響，從而產(chǎn)生襯度。3.4實(shí)驗(yàn)拍攝的位錯(cuò)形貌3.4實(shí)驗(yàn)拍攝的位錯(cuò)形貌TEM形貌TEM形貌TEM形貌