材料科学分析技术(TEM衍射斑的形成理论与基本成像操作)

a b r1 2 2 b c r2 2 2 a c r3 2 2
用hkl替换abc，用 mpn替换r1、r2、r3
h k 2 m 整理后得： k l 2 n h l 2 p
自己想的不懂对 不对，仅供参考， 求指导==！
h k m 2 2 k l n 2 2 h l p 2 2
电子衍射
——衍射斑的形成理论与基本成像操作
电子衍射和电子衍衬分析是透射电镜在材料 中的两个最重要且最常见的应用技术。除此之外， 还有能谱和能损谱技术。
电子衍射常用来分析和确定材料中的相结 构。电子衍射操作是把倒易点阵中的图像通过 空间转换并在正空间记录下来形成衍射花样， 通过对衍射花样的分析我们可以对被测材料中 相的晶体结构等作出判断。
电子衍射的原理
3. 点阵消光
定义：倒易点阵的分布是与晶体原胞对应的，在 晶体学或衍射物理中，人们更习惯地采用布拉菲 晶胞来处理各类相关的问题，从而人为的造成消 光，即点阵消光。
简要推导
常见晶体结构的 衍射消光条件
电子衍射的原理
3. 点阵消光
晶体结构 简单立方 bcc（体心立方） 衍射斑点的消光条件 没有限制，都能衍射 h+k+l=奇数
电子衍射谱的标定
2. 单晶电子衍射标定的d值举例法举例
(2)、根据公式rd=L λ， 求A、B衍射斑对应 的面间距d1和d2 ，与 物样PDF数据比较， 找出与d1和d2相吻合 的面指数{hkl}1和 {hkl}2 公式rd=L λ说明：
L r
电子衍射谱的标定
2. 单晶电子衍射标定的d值举例法举例
晶格+基元=晶体结构
(a)
(b)
(c)
布拉菲晶胞及点阵消光简要推导

tem 衍射斑标定标尺
【引言】
作为透射电子显微镜（TEM）的重要操作之一，衍射斑标定标尺对于保证TEM分析结果的准确性和可靠性具有至关重要的作用。

标定过程看似复杂，但只需掌握基本原理和方法，即可轻松完成。

本文将详细介绍TEM衍射斑标定的相关知识。

【二、tem衍射斑标定的原理】
要了解TEM衍射斑标定，首先需要了解衍射斑的形成原理。

当电子束照射到晶体上时，晶体中的原子会对其产生衍射，形成衍射斑。

标定的目的就是为了确定电子束与样品之间的距离关系，从而实现对样品的高分辨率成像。

【三、标定过程及注意事项】
在进行TEM衍射斑标定时，首先需要准备标定样品，通常选择具有高度规律性的样品，如多晶硅或金属网格。

接着选择适当的标定模式，如点阵标定、球差标定等。

在标定过程中，需要关注标定结果的准确性和可靠性，避免因操作不当导致的误差。

【四、标尺的选择和使用】
标尺是标定过程中的重要工具，选择合适的标尺对于获得准确的标定结果至关重要。

标尺的种类繁多，有单晶标尺、多晶标尺、薄膜标尺等。

在使用标尺时，需要根据实际需求选择合适的标尺，并确保其干净、无划痕，以便正确测量衍射斑的位置。

【五、标定在tem分析中的应用】
在TEM分析中，影响成像质量的因素众多，如电子束的聚焦、散焦、球差等。

通过衍射斑标定，可以有效校正这些因素，提高成像质量。

同时，标定结果也会对TEM分析结果产生影响，如晶格参数的测量、薄膜厚度的计算等。

【六、总结】
总之，TEM衍射斑标定在TEM分析中具有重要意义。

只有掌握了标定的原理和方法，才能保证TEM分析结果的准确性和可靠性。

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2、多晶衍射谱的标定
在做电子衍射时，如果试样中晶粒尺度非常小， 那么即使做选区电子衍射时，参与衍射的晶粒数 将会非常多，这些晶粒取向各异，与多晶X射线 衍射类似，衍射球与反射球相交会得到一系列的 衍射圆环。由于电子衍射时角度很小，透射束与 反射球相交的地方近似为一个平面，再加上倒易 点扩展成倒易球，多晶衍射花样将会是如下图所 示的一个同心衍射圆环。圆环的半径可以用下式 来计算： R=Lλ/d 30
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• 在面心立方点阵的布喇菲晶胞中存在三个附加 平移矢量
a b + = r1 2 2 b c + = r2 2 2 a c + = r3 2 2
h k + =m 2 2 k l + =n 2 2 h l + =p 2 2
h + k = 2 m 整理后得： k + l = 2n h + l = 2 p
h h l + + =n 2 2 2
即 2h+l=2n
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5、倒易点阵与衍射谱
• 根据晶体点阵消光和结构消光后，可确定 对应的倒易点阵。 • 当电子束沿倒易空间的某一个方向B入射时， 倒易空间与电子束入射方向B垂直的倒易面 上的倒易阵点分布就是相应的电子衍射谱。
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6、倒易阵点的形状
电子衍射与X射线衍射相比的优点 电子衍射与 射线衍射相比的优点 • 电子衍射能在同一试样上将形貌观察与结构 分析结合起来。 • 电子波长短，单晶的电子衍射花样婉如晶体 的倒易点阵的一个二维截面在底片上放大投 影，从底片上的电子衍射花样可以直观地辨 认出一些晶体的结构和有关取向关系，使晶 体结构的研究比X射线简单。 • 物质对电子散射主要是核散射，因此散射强， 约为X射线一万倍，曝光时间短。

透 射 电 镜 的 结 构 、 原 理 、 及 操 作
JEM-2100F场发射透射电子显微镜（FETEM）
Field Emission Transmission Electron Microscope
一、透射电镜的结构与工作原理
成像方式
(n通常为3~6）
衍射方式
二、透射电镜的用途

透射电镜是研究固态物质显微形貌、晶体结构和测量微 小物体的尺寸和形状的仪器，广泛应用于高分子材料、纳 米材料、金属材料、陶瓷、冶金、生物、医学、地质、半 导体、仿生学等各个领域以及工农业生产中。通过透射电 镜可以方便的观察到物质的微观结构、晶体的生长规律， 检测各种材料的老化及其疲劳损害程度，分析各种材料中 各种成分的分布规律及其各种元素间的比例关系。


明场像
离轴暗场像
中心暗场像

影响衍射强度的主要因素是晶体取向和结构振幅，主要是晶体对电子的衍射。 由于晶体样品的复杂性和不完整性，样品衍射衬度也有多种表现形式，例如：


1）衍射明场像中两个晶粒一明一暗，说明前者不处于布拉格衍射条件位置， 而后者处于布拉格衍射条件位置；
2）由于电子波长短，衍射角小，晶体中位错、层错、空位等的缺陷的存在， 致使局部晶格发生畸变，改变了这些部位的衍射条件，正常的周期性遭到了破 坏，使其与周围有不同的成像电子束强度而显示衬度； 3）基体中微区域元素的富集，使正常的晶面间距发生变化，也会改变局部 区域的衍射条件，提供新的衬度； 4）两种不同的物相，组成不同，对电子散射本领不同，结构振幅不同，引 起衬度差别； 5）电子衍射强度由于样品厚度的变化在像中会产生等厚条纹（同一条纹上 的样品厚度相同）；而由于晶体的弯曲在像中会产生等倾条纹（同一条纹上晶 体偏离矢量的数值相等）。 通常衍射衬度明、暗场成像分析常与衍射方式中的选区电子衍射相结合来确 定物相的显微形态、点阵类型和参数。