透射电镜讲义2上课讲义.ppt

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1、透射电镜讲义2TEM的成象与衬度TEM提取信息的方法在电子束均匀照射的情况下，以透射、散射电子的不均匀分布作为成象信号振幅衬度(amplitudecontrast)(1)质量-厚度衬度(a)质量-厚度衬度(b)Z-衬度(2)衍射衬度相位衬度(phasecontrast)(1)点阵条纹衬度(2)莫利条纹衬度(3)Fresnel（费涅耳）条纹衬度TEM可以形成各种衬度（机制）质量-厚度衬度的形成机制质量-厚度乘积大的区域对电子的散射能力强，光阑成象后形成相对的暗区质量-厚度衬度象a.碳膜支撑的乳胶球的明场象b.沉积金属造影后乳胶球的明场象c.沉积金属造影象的反衬度象质量-厚

2、度衬度象（左）金属断口的碳膜复型的明场象（衬度低）（右）沉积金属造影后碳膜复型的明场象（衬度高）质量-厚度衬度象Al-2.5%Cu合金中析出的非共格-Al2Cu相Z-衬度的形成机制利用重元素原子（Z大）对电子散射能力强，会造成较多的大角度弹性散射的特点，收集大角度散射的电子，扫描成象为重元素原子的分布象Bi离子注入后，Si样品的Z-衬度象由于Bi的原子质量很大，造成注入Bi的区域形成一亮带Si-Ge超晶格的Z-衬度Si-Ge超晶格的点阵象（有别于HRTEM，其解释较为简单）：由于Ge的原子质量大，因而形成对应的亮斑点衍射衬度——TEM明场象与暗场象TEM的明场象和暗场

3、象明场象：选择透射束O形成样品的TEM象暗场象：选择衍射束的一支g形成样品的TEM象利用物镜后焦平面处的光阑明场象、暗场象和中心暗场象电子束倾斜入射，衍射束重合于轴线，以获得暗场象的中心暗场象方法，有助于提高暗场象的分辨率（降低球差的影响）明场象和暗场象——衍射衬度Al-4%Cu合金中析出相的明场象和暗场象（并不完全互补!）明场象和暗场象Al-Cu合金中GP区的明场象和暗场象以及选区衍射，其中，暗场象是由[001]方向拉长的GP区衍射光斑成象而获得TEM的明场象和暗场象Ai-3%Li合金的衍射花样以及明场、暗场象（利用Al3Li析出相的衍射斑点）形变回复后金属中位错网形

4、成的胞状组织高密度存在的位错缠结形成暗场象完整晶体的运动学和动力学衬度理论描述衍射束的运动学理论运动学理论成立的条件：sg很大或t很小，即有效性受到限制在晶柱假设条件下，衍射束振幅衍射束的强度为g为消光距离已经介绍了完整晶体在双束情况下衍射束的运动学方程描述衍射束的动力学理论结果与运动学的结果相似，但有效偏离参量s:衍射束的强度为g仍为消光距离完整晶体在双束情况下衍射束的动力学方程即运动学为动力学当s很大时的特例等厚条纹透射束、衍射束强度随厚度周期变化样品厚度的估计可在seff~0的情况下，由条纹周期估计得到t=ng。但由seff0引起的误差则较大。TEM明场象

5、和暗场象显示的等厚条纹双束条件下，TEM明场象与暗场象的等厚条纹互补等厚条纹由于存在吸收，只会出现5个左右的等厚条纹。同时，在等厚条纹消失以后，缺陷（位错）清晰可见。等厚条纹的其他实例晶界（左）、样品孔洞（右）处的等厚条纹超晶格断面的等厚条纹GaAs与AlGaAs材料的g（Fg)不同，因而等厚条纹发生错位等倾条纹样品弯曲后，不同区域偏离Bragg衍射的程度s就会不同，导致明暗衬度发生变化明场(A)与暗场(B-H)情况下的等倾条纹弯曲样品多个晶面的衍射条件都在变化，不同的g的暗场象揭示出对应于g的等倾条纹等厚条纹与等倾条纹同时存在的明场象等厚条纹、等倾条纹可能同时存在。

6、尖头所指的部位是晶面倾斜至接近Bragg衍射条件的部位在中心部位（s>>0处），由于eff很小。因而条纹间距很小。缺陷的运动学和动力学衬度理论（应变衬度）缺陷存在时衍射束的运动学方程完整晶体在双束情况下衍射束的运动学方程有缺陷时，其应力场或局部位移R对衍射有重要影响，则R为缺陷引起的局部位移。与完整晶体时相比，多了一项是形成缺陷衬度的一个重要参量，其数值随缺陷和操作矢量（g）不同而不同，取决于g和R的组合。缺陷存在时，局部位移R对衍射束的影响使正常晶体逐渐积分形成的g出现间断，从而影响衍射束的强度位错缺陷的衬度求解缺陷衍射方程时主要的困难在于需要逐一求解R的表达

7、式和其形成的衬度。如，在样品表面下深度y处存在一平置螺位错时，其应力场导致位移x为晶柱距螺位错核心的距离，b为位错柏氏矢量。衍射波振幅成为：g·b=0即螺位错衬度消失的条件平置螺位错形成的衍射衬度利用计算机对上述方程求解得到位错的衬度曲线即位错线的图象相对于位错的实际位置(x=0）是不对称的，前者偏离在位错线的一侧。动力学理论会得到类似的结果n=g.b晶体缺陷图象衬度模拟所需的参量衍射所用的倒易矢量g衍射的偏移参量s样品厚度t和缺陷存在区的深度t′消光距离g衍射束的吸收常数g′在需要分析晶体缺陷衬度的细节时，要用动力学方程模拟图象的衬