TEM(3)衍射分析
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tem衍射花样原理
tem衍射花样原理
TEM衍射花样原理
透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）是一种利用电子束来观察物质结构的高分辨率显微镜。
TEM的分辨率比光学显微镜高得多，可以观察到更小的物质结构。
TEM的一个重要应用是通过衍射花样来研究物质的晶体结构。
TEM衍射花样是指当电子束穿过物质时，由于物质的晶体结构对电子的散射作用，电子束会形成一系列明亮和暗淡的环形花样。
这些花样可以用来确定物质的晶体结构和晶格常数。
TEM衍射花样的形成原理是基于布拉格衍射定律。
布拉格衍射定律是指当X射线或电子束穿过晶体时，会被晶体中的原子散射，形成一系列衍射峰。
这些衍射峰的位置和强度与晶体的晶格常数和原子排列有关。
TEM衍射花样的形成过程可以分为三个步骤。
首先，电子束穿过样品，与样品中的原子相互作用。
其次，电子束被散射，形成一系列衍射峰。
最后，这些衍射峰被记录在衍射图上，形成TEM衍射花样。
TEM衍射花样可以用来确定物质的晶体结构和晶格常数。
通过比较实验得到的衍射花样和理论计算得到的衍射花样，可以确定物质的晶体结构和晶格常数。
这对于研究物质的性质和应用具有重要意
义。
TEM衍射花样是一种重要的研究物质晶体结构的方法。
通过观察TEM衍射花样，可以确定物质的晶体结构和晶格常数，为研究物质的性质和应用提供了重要的信息。
TEM透射电镜测试衍射谱标定
12
3 标定一套指数 取(110)为A点指 数，根据立方晶系晶面夹角公式
cos ϕ = h1h2 + k1k 2 + l1l2
2 2 2 h12 + k12 + l12 h2 + k2 + l2
110 211 121 110 000 φ A
计算{112}中所有指数与(110)的夹角，
121 B 211
020
002 200 200
002 110
按系统消光规律，该晶体的 h0l 衍射的消光条件是： h+l=2n+1 图 a 和 c 中，因为存在 g 1 + g 2 = g 3 的条件，300、003 等禁止衍射都出现了。 图 b 中，没有出现禁止衍射斑，原因是不可能由两个 倒易矢量之和获得 h+l=2n+1 的反射。
24
六角密堆晶系中由二次衍射产生的附加斑点
012 011 010 011 012
002 001 000 002
012 011 010 011 012
112 110 112
002 000 002
112 110 112
(100)*
(110)*
25
Nd2Fe14B晶体的二次衍射
下图是Nd2Fe14B晶体的三个晶带轴的电子衍射谱。
213 213 213 213 313 313 313 313 323 323 323 323
16
未知结构的衍射分析
不同结构晶体的 电子衍射谱具有不同 的对称特征。利用电 子衍射谱的对称性， 往往可迅速判断其所 属的晶系。
17
旋转晶体重构三维倒易点阵法
通过绕晶体某一特定 晶轴旋转试样，获得一系 列电子衍射花样，根据这 些电子衍射花样和旋转角 度，重构三维倒易点阵， 可确定未知结构所属晶系 及点阵参数。 试用简单立方晶体予 以说明。
透射电镜TEM电子衍射分析
eU 12 ) 是相对论修正系数,经修正后电子波长为: 2 m0 c 2
λ=
12.26 V (1 + 0.979 × 10 −6 V )
。 V 为加速电压（伏） ， λ 为电子波长（埃） 1-1 电子波长数据表（经相对论修正） 加速电压（Kv） 电子波长( A )10-2
o
75 4.32
80 4.18
晶体内部的质点是有规则的排列由于这种组织结构的规则性电子的弹性散射波可以在一定方向相互加强除此以外的方向则很弱这样就产生一束或几束衍射电子波晶体内包含着许多族晶面的堆垛每一族晶面的每一个晶面上质点都按同样的规律排列且这族晶面的堆垛间距是一个恒定的距离称之为晶面间距dhkl当一束平面单色波照射到晶体上时各族晶面与电子束成不同坡度电子束在晶面上的掠射角标记上述特征入射束的波前ab散射束的波前为ab当第一层晶面的反射束qa与透射束在第二层晶面反射束rb间的光程差rtsrsin2d按波的理论证明两支散射束相干加强的条件为波程差是波长的整数倍即
R = Lλ ⋅ 1 d
即 R = Lλ ⋅ g
由此可知：电子衍射谱是一个二维倒易点列的投影，它代表倒易点阵的二维截面 由上式变换
∴
电子衍射谱是一个放大的二维倒易点列，放大倍数 L λ 为相机常数。
7
VC[100]晶带电子衍射谱
VC[100]*倒易面上倒易点列
1-5 晶带定律
晶体中的许多晶面族（hkl）同时与一个晶向[uvw]平行时（图 3-6） ，这些晶面族总称为一个晶带，这 个晶向称为晶带轴。我们常常用晶带轴代表整个晶带，如[uvw]晶带。 既然这些晶面族都平行于晶带轴的方向，那么它们的倒易矢量 g = ha + kb + 1c 就构成一个与晶带 轴方向 r = ua + vb + wc 正交的二维倒易点阵平面（uvw）*。从 g ⋅ r = 0 的正交关系可以得出晶带定律
TEM分析中电子衍射花样标定
TEM分析中电子衍射花样标定TEM分析中电子衍射花样的标定是指确定其中的晶格参数和晶体结构。
电子衍射是由于电子束通过晶体时，与晶体中的电子相互作用而散射产生的。
电子束通过晶体时，遇到晶体的晶面时，会发生弹性散射，产生衍射现象。
衍射光束的方向、强度和间距在电子显微镜中可以通过观察电子衍射花样来确定，进而得到晶体的晶格参数和结构信息。
在进行电子衍射花样标定之前，首先需要准备一片单晶样品。
单晶样品的制备是一个关键步骤，需要从熔融状态下使样品高度纯净的晶体生长过程中得到。
然后将单晶样品切割成薄片，通常厚度在几十纳米到一百纳米左右。
进行TEM分析时，需要将薄片放置在透明网格上，并将其放入TEM样品船中。
接下来，将TEM样品船放入TEM仪器中，并进行样品的调准和调节。
在TEM仪器中，通过侧向显示出TEM样品的像，调整样品的倾角和旋转角度，使其与电子束的传输轴垂直以及平行于透明栅中的线。
这样才能观察到电子衍射花样。
接下来是电子衍射花样的标定过程。
首先，将TEM仪器调节到电子衍射模式，并将图像显示在荧光屏上。
然后，调节TEM仪器中的操作控制器，使得样品的电子束以其中一种特定的角度来照射样品。
在进行电子衍射花样标定时，可以首先使用标准单晶样品进行实验。
标准单晶样品的晶格参数和结构已经被广泛研究和报道。
通过将标准单晶样品放入TEM仪器中，来测量其电子衍射花样，并将其与实际观察到的电子衍射花样进行对比和校准。
此外，还可以使用获得的电子衍射花样，与理论模拟的电子衍射图案进行比对。
在进行电子衍射花样的标定时，需要考虑到以下几个因素。
首先，样品的薄度和各向异性。
样品的薄度会影响电子束的穿透和样品的衍射效果。
其次，电子束的聚焦和调整，以获得清晰的电子衍射花样。
最后，还需要注意TEM仪器的标定和校准，以确保获得准确的电子衍射花样。
总结起来，TEM分析中电子衍射花样的标定是一个复杂的过程，需要准备好单晶样品，并在TEM仪器中进行样品的调准和调节。
TEM电子衍射
选区电子衍射
为了在电子显微镜中，使选择成像的视域范围对 应于产生衍射晶体的范围，在物镜像平面处插入一个 限定孔径的选区光栏，大于光栏孔径的成像电子束会 被挡住，不能进入下面的透射系统继续被聚焦成像。 虽然物镜背焦面上第一幅衍射花样可由受到入射 束辐照的全部样品区域内晶体的衍射所产生，但是其 中只有选区光栏以内物点散射的电子束可以通过选区 光栏孔径进入下面透镜系统，从而实现了选区形貌观 察和电子衍射结构分析的微区对应，这种方法称为选 区电子衍射，最小分析区域为0.5m。
300kv, L=130cm, R1= 1.15cm，R2=1.15cm, =71
d is ta n c e ( m )
计算机标定
软件：CaRIne(法)，Desktop Micrographer(美) ， 等等
c
111 1 000
1 11
[ 0 1 1 ]TiC
透射电子显微镜图像分析
1、非晶样品质厚衬度 2、薄晶体样品的衍射衬度 3、相位衬度
B
Ti 100
c o n te n t ( a t% )
Ti2AlNb
Si Al
1m
Nb
80 60 40 20 0 - 0 .5 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0
c a rb o n c o a tin g T iC T i5 S i3 T iC T i3 S i m a trix
g
2
sin
2
ts
衍射强度随t周期振荡，周期 为： 1
t
g
s
衍射强度随晶体位向变化：
I
g
2
t
2
2
sin
TEM(3)衍射分析PPT课件
**正点阵中每—（HKL）对应着一个倒易点，该倒易点在倒易
点阵中坐标(可称阵点指数)即为(HKL),反之，一个阵点指数为
HKL的倒易点对应正点阵中一组(HKL),(HKL)方位与晶面间距
• 两种衍射技术得到的衍射花样在几何特征上也大 致相似：多晶体的电子衍射花样是一系列不同半 径的同心圆环，单晶衍射花样由排列得十分整齐 的许多斑点所组成，而非晶体物质的衍射花样只 有一个漫散的中心斑点.
4
NiFe多晶纳米薄膜的电子衍射
5
La3Cu2VO9晶体的电子衍射图
•
6
非晶态材料电子衍射图的特征
• 普通电子显微镜的“宽束”衍射（束斑直径≈1μm）只能得 到较大体积内的统计平均信息，微束衍射可研究分析材料中 亚纳米尺度颗料、单个位错、层错、畴界面和无序结构，可 测定点群和空间群。
2
§7-1 Introduction
• 电子衍射的优点是可以原位同时得到微观形貌和结 构信息，并能进行对照分析。
• 其次，在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，样 品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状， 因此，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机 会，结果使略为偏离布格条件的电子束也能发生 衍射。
9
电子衍射和X射线衍射不同之处
• 电子波的波长短，采用爱瓦德球图解时，反射球的半 径很大，在衍射角θ较小的范围内反射球的球面可以 近似地看成是一个平面，从而也可以认为电子衍射产 生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内。这个 结果使晶体产生的衍射花样能比较直观地反映晶体内 各晶面的位向，给分析带来不少方便。
7
• 电子衍射原理与X射线衍射相似，是以满足 （或基本满足）布拉格方程作为产生衍射 的必要条件。
• 所得的衍射花样在几何特征上也大致相似.
TEM电子衍射的原理
TEM电子衍射的原理TEM是透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope）的简称，是一种使用电子束而不是光束进行观察和分析的显微镜。
TEM利用电子束穿过样品并与样品相互作用，然后将电子衍射的图样转换为样品的结构信息。
TEM电子衍射的原理基于布拉格公式，即nλ = 2dsinθ，其中n为衍射级数，λ为入射电子的波长，d为晶格参数，θ为衍射角。
当电子束穿过晶体时，晶格中的原子对电子束起到散射作用，形成衍射图样。
这些衍射图样即可用来分析晶格信息及其结构。
1.电子源：电子转移系统通过高压电子火花或透射电子枪产生一束高速电子流。
电子束由一系列电磁透镜束聚并形成高能束。
2.准直系统：使用透镜系统将电子束准直，以确保它在整个样品上尽可能平行。
3.样品台：样品台是一个用于支撑样品的平台，样品被安置在这个平台上。
平台上提供了一系列探测器，以捕捉散射的电子。
4.电子与样品相互作用：电子束穿过样品并与样品中的原子相互作用。
原子对电子产生散射效应，并产生衍射图样。
5.探测器：使用一系列探测器来收集电子的散射。
这些探测器可以测量衍射电子的强度和角度，以确定晶体结构。
6.图像形成：电子衍射模式进入与样品台相连的CCD摄像机，生成衍射图像。
通过TEM电子衍射，我们可以得到样品的晶体结构、晶格参数、晶面指数、晶体取向等信息。
这对于理解材料的性质和行为非常重要。
另外，TEM还可以结合其他技术如能谱分析和显微成像技术，实现对样品的更全面的表征。
然而，使用TEM电子衍射还会面临一些挑战。
首先，电子束的能量较高，容易对样品造成辐射损伤，因此需要进行谨慎的操作和控制。
其次，电子束在穿过样品时容易受到散射和多次散射的影响，导致失真和模糊的衍射图样。
这需要使用一些衍射技术如选区电子衍射（Selected Area Electron Diffraction）和倾斜衍射（Precession Electron Diffraction）来克服这些问题并提高分辨率。
TEM 分析中电子衍射花样标定
TEM分析中电子衍射花样的标定原理第一节 电子衍射的原理1.1 电子衍射谱的种类在透射电镜的衍射花样中，对于不同的试样，采用不同的衍射方式时，可以观察到多种形式的衍射结果。
如单晶电子衍射花样，多晶电子衍射花样，非晶电子衍射花样，会聚束电子衍射花样，菊池花样等。
而且由于晶体本身的结构特点也会在电子衍射花样中体现出来，如有序相的电子衍射花样会具有其本身的特点，另外，由于二次衍射等会使电子衍射花样变得更加复杂。
上图中，图a和d是简单的单晶电子衍射花样，图b是一种沿[111]p方向出现了六倍周期的有序钙钛矿的单晶电子衍射花样（有序相的电子衍射花样）；图c是非晶的电子衍射结果，图e和g是多晶电子的衍射花样；图f是二次衍射花样，由于二次衍射的存在，使得每个斑点周围都出现了大量的卫星斑；图i和j是典型的菊池花样；图h和k是会聚束电子衍射花样。
在弄清楚为什么会出现上面那些不同的衍射结果之前，我们应该先搞清楚电子衍射的产生原理。
电子衍射花样产生的原理与X 射线并没有本质的区别，但由于电子的波长非常短，使得电子衍射有其自身的特点。
1.2 电子衍射谱的成像原理在用厄瓦尔德球讨论X射线或者电子衍射的成像几何原理时，我们其实是把样品当成了一个几何点，但实际的样品总是有大小的，因此从样品中出来的光线严格地讲不能当成是一支光线。
之所以我们能够用厄瓦尔德来讨论问题，完全是由于反射球足够大，存在一种近似关系。
如果要严格地理解电子衍射的形成原理，就有必要搞清楚两个概念：Fresnel（菲涅尔）衍射和Fraunhofer（夫朗和费）衍射。
所谓Fresnel（菲涅尔）衍射又称为近场衍射，而Fraunhofer（夫朗和费）衍射又称为远场衍射.在透射电子显微分析中，即有Fresnel（菲涅尔）衍射（近场衍射）现象，同时也有Fraunhofer（夫朗和费）衍射（远场衍射）。
Fresnel（菲涅尔）衍射（近场衍射）现象主要在图像模式下出现，而Fraunhofer（夫朗和费）衍射（远场衍射）主要是在衍射情况下出现。
tem衍射标定
tem衍射标定TEM衍射标定是电子显微镜下表征晶体材料结构的一项基础研究技术，它的目的是通过对样品的TEM衍射图案进行标定，并通过在TEM 衍射图案中识别出特征点和迹线，从而准确地求出样品中晶格、晶面间距和晶格旋转角度等结构参数，为后续的表征和研究提供基础支撑。
TEM衍射标定的实现涉及多个步骤，下面将一步步进行介绍：1.样品制备：样品制备是TEM衍射标定的重要前提。
需要选取结晶质量好、形态完整、不含太多的杂质或混杂相的样品。
用特定的方法将样品转化为一定厚度的薄片，并保证其表面光整度和平坦度，以保证高质量的TEM衍射图案。
2.TEM成像：进行TEM成像时需要对TEM设备的条件进行合理的调整，如选择合适的电压、电流、收集器的角度、透镜和能量散射器的参数等。
此外，在对样品进行成像时还需要进行图像补偿、去噪和染色等处理，以保证得到的TEM衍射图案质量可靠。
3.TEM衍射图案校准：获得TEM衍射图案后，需要对其进行校准，以获得高精度的样品结构参数。
具体而言，校准过程分为以下两个步骤：（1）标定物距：通过对TEM衍射图案中表征散斑尺寸的标准样品（通常是一个晶体，其晶格常数已知）进行测量，求得样品到屏幕的距离（即物距）。
（2）确定镜头的对中：将标准样品对称地拍摄两个不同的图像，然后通过对两幅图像进行对准和测量，确定不同影响因素对TEM镜头对中的影响，从而保证TEM衍射图案的准确性。
4.图像分析和参数计算：在进行TEM衍射图案校准之后，需要对图像进行分析和参数计算，从而得出样品的晶格参数、晶格旋转角度和晶面间距等重要结构参数。
具体而言，这需要先识别TEM衍射图案中的各种衍射点、特征点和迹线，并使用衍射补偿和显微补偿等方法进行重建，然后利用衍射谱学或倾斜拍摄等方法进行参数计算。
总之，TEM衍射标定技术在表征晶体材料结构和研究晶体材料性质中发挥着重要的作用，通过以上的步骤可以获得高质量和高精度的TEM衍射图案和相关的样品结构参数。
tem衍射斑确定晶体结构-概述说明以及解释
tem衍射斑确定晶体结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述TEM衍射斑是一种用于确定晶体结构的重要技术工具。
随着科学技术的不断发展和进步，TEM衍射斑在晶体学领域的应用日益广泛。
本文旨在深入探讨TEM衍射斑在晶体结构确定中的原理和应用，以及其在该领域中的优势和局限性。
TEM衍射斑是通过透射电子显微镜观察到的样品表面上的衍射图样。
当电子束通过一个晶体样品时，由于晶体的结构和原子排列方式的作用，电子束会发生衍射现象，形成一系列明暗交替的衍射斑。
这些衍射斑的分布和形态可以被捕捉、记录下来，并通过分析和计算来得到有关晶体结构的信息。
TEM衍射斑的原理可以追溯到布拉格的衍射理论，根据该理论，当入射波长、入射角和晶体的晶格常数满足一定条件时，衍射斑会形成。
这种衍射现象的出现使得我们可以通过观察和解读衍射斑的图像来推断晶体的结构和晶格参数。
在晶体学中，TEM衍射斑被广泛应用于晶体结构的确定和分析。
通过对TEM衍射斑的测量和解析，研究人员可以获取晶格常数、晶胞参数和晶体的空间对称性等关键信息。
这些信息对于了解物质的结构、性质和功能具有重要意义，对材料科学、化学和生物学等学科的发展有着重大影响。
TEM衍射斑在晶体结构确定中具有许多优势。
首先，TEM衍射斑具有高分辨率和高灵敏度，可以观察到微小晶体的衍射斑图样，进而提供准确的晶体参数数据。
其次，TEM衍射斑技术操作简便，可以实现实时观测和记录，有利于对晶体的动态性质和相变过程进行研究。
此外，由于TEM 衍射斑的图像特征明显，对于晶体结构的分析和解读也较为直观和准确。
然而，TEM衍射斑也存在一定的局限性。
首先，TEM衍射斑对样品的要求较高，需要获取高质量的晶体样品，并且对样品的制备和处理过程要求严格。
其次，TEM衍射斑的解析和计算较为复杂，需要借助专门的软件和算法进行处理。
此外，由于TEM衍射斑对电子束的束缚条件较为严格，对于非晶态材料等晶体外形不规则的样品，会出现衍射图样的模糊和多重衍射等现象。
TEM透射电镜中的电子衍射及分析
TEM透射电镜中的电子衍射及分析TEM透射电镜（Transmission Electron Microscopy）是一种高分辨率的显微镜，它利用电子束穿透样品，并通过电子衍射和显微成像技术来观察样品的内部结构和晶格信息。
本文将通过一个实例来介绍TEM透射电镜中的电子衍射及分析过程。
实例：研究纳米材料的晶格结构研究目标：使用TEM透射电镜研究一种纳米材料的晶格结构，确定其晶格常数和晶体结构。
实验步骤：1.样品制备：首先，需要制备纳米材料的TEM样品。
常见的制备方法包括溅射，化学气相沉积和溶液法等。
在本实验中，我们将使用溶液法制备纳米颗粒样品，并将其沉积在碳膜上。
2.装载样品：将TEM样品加载到TEM透射电镜的样品台上，并进行适当的调整，以使样品位于电子束的路径中。
3.调整TEM参数：调整透射电镜的参数，如电子束的亮度，聚焦和对比度等。
这些参数的调整对于获得良好的电子衍射图像至关重要。
4. 获得电子衍射图：通过调整TEM中的衍射镜，观察和记录电子衍射图。
可以使用选区衍射（Selected Area Diffraction，SAD）模式，在样品上选择一个小区域进行衍射。
电子束通过纳米颗粒样品时，会与晶体的原子排列相互作用，并在相应的探测器上形成衍射斑图。
5.解析电子衍射图：利用电子衍射图分析软件，对获得的电子衍射图进行解析。
通过测量衍射斑的位置和相对强度，可以推断出样品的晶格常数和晶体结构。
6.确定晶格常数：根据衍射斑的位置，使用布拉格方程计算晶格常数。
布拉格方程为：nλ = 2dsin(θ)其中，n是衍射阶数，λ是电子波长，d是晶体平面的间距，θ是入射角。
通过测量不同衍射斑的位置和计算，可以得到晶格常数及其误差范围。
7.确定晶体结构：根据衍射斑的相对强度以及已知的晶格常数，可以利用衍射斑的几何关系推断样品的晶体结构。
常见的晶体结构包括立方晶系、六方晶系等。
8.结果分析：根据实验获得的数据，进行晶格常数和晶体结构的分析和比较。
电子显微分析第三章 电子衍射(TEM)
电子衍射简介1
• 金属和其它晶体物质是由原子，离子或原子集团在三维空间内周 期性地有规则排列的质点对具有适当波长的辐射波（如X射线、电 子或中子）的弹性相干散射，将产生衍射现象，在某些确定的方向 上；散射波因位相相同而彼此加强，而在其它方向上散射波的强度 很弱或等于零。电子显微镜的照明系统提供了一束波长恒定的单色 平面波，因而自然地具备着用它对晶体样品进行电子衍射分析的条 件。 电子衍射与x射线衍射的基本原理是完全一样的，两种技术所得 到的晶体衍射花样在几何特征上也大致相似。 多晶体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环。 单晶花样由排列得十分整齐的许多斑点所组成，分别如图a）和b） 所示。 单晶体的电子衍射花样比X射线劳厄法所得的花样，更能直观地反 映晶体的点阵结构和位向； 特别是当采用倒易点阵和爱瓦尔德球作图法时，这种联系将是十分 明显的，并常常可以使单晶电子衍射花样的分析方法变得相当简 单．
• 傅立叶变换： • F(x)=a0+a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+.… +
第一节 倒易阵点基本知识
• 所谓倒易点阵，指的是在 量纲[L]-1的倒易空间内的 另外一个点阵，它与正空 间内某一特定的点阵相对 应。如果正点阵晶胞的基 矢为a,b,c;则相应的倒易 点阵基矢为：
a b
选区衍射操作步骤
为了尽可能减小选区误差，应遵循如下操作 步骤： • 1. 插入选区光栏，套住欲分析的物相，调整 中间镜电流使选区光栏边缘清晰，此时选区 光栏平面与中间镜物平面生重合； • 2. 调整物镜电流，使选区内物象清晰，此时 样品的一次象正好落在选区光栏平面上，即 物镜象平面，中间镜物面，光栏面三面重合；
面心立方正倒点阵关系
透射电镜衍射斑点分析
透射电镜衍射斑点分析简介透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种通过电子束与样品相互作用，利用透射方式观察样品内部结构的高分辨率显微镜。
TEM的一个重要应用就是利用电子的衍射现象来研究样品的晶体结构。
在TEM中，电子束通过样品时会与样品中的原子相互作用，形成衍射斑点（diffraction spots）。
衍射斑点的分析可以提供许多有关样品结构的信息，包括晶格常数、晶体对称性、晶体缺陷等。
在本文中，我们将介绍透射电子显微镜衍射斑点的分析方法，包括数据采集、图像处理和衍射斑点解析。
数据采集在TEM中进行衍射斑点分析之前，首先需要采集衍射图像。
具体的数据采集方法可以根据样品和仪器的特性进行调整，但通常的步骤如下：1.确保样品准备充分，如将样品制成薄片，使电子束能够透过样品而不发生重叠散射。
2.调整TEM仪器的参数，如对准电子束、选择合适的放大倍数和调整聚焦等。
3.选择合适的衍射模式，如选区电子衍射（Selected Area ElectronDiffraction，SAED）模式或更广的场发射电子衍射（Convergent BeamElectron Diffraction，CBED）模式。
4.通过调整TEM的光学系统，将衍射斑点聚焦到相机上，并进行曝光，采集图像数据。
图像处理获得衍射图像后，接下来需要进行图像处理，以便更好地观察和分析衍射斑点。
图像处理的主要步骤包括：1.图像校正：根据TEM仪器的参数，进行图像校正，消除畸变和噪声。
2.区域选择：根据需要分析的衍射斑点和背景，选择感兴趣的区域，并进行裁剪和缩放。
3.对比度增强：通过调整图像的亮度和对比度，增强衍射斑点的清晰度。
4.噪声去除：使用滤波算法去除图像中的噪声，以便更好地观察衍射斑点。
图像处理的目的是提取出清晰、准确的衍射斑点图像，为后续的分析提供更好的数据基础。
衍射斑点解析通过合适的图像处理，可以得到清晰的衍射斑点图像。
tem衍射花样原理
tem衍射花样原理
TEM衍射花样原理
电子衍射是一种将电子束照射到物体表面，然后测量衍射花样的方法。
TEM 衍射是一种特殊的电子衍射技术，它使用透射电子显微镜（TEM）来观察衍射花样。
TEM衍射可以用来研究物体的结构和性质，特别是晶体的结构和成分。
TEM衍射的原理是利用电子束与物体发生相互作用时发生的衍射现象。
当电子束通过物体时，会与物体中的原子和分子相互作用。
这种相互作用会导致电子束的散射和衍射。
TEM衍射的衍射花样是由电子束与物体中的原子和分子相互作用所产生的干涉图案。
这些花样可以提供关于物体的结构和性质的重要信息。
通过对衍射花样的测量和分析，可以确定物体的晶体结构、晶格常数、晶面间距和晶体中原子的排列方式等信息。
TEM衍射技术是一种非常有用的工具，可以用于研究许多不同类型的物体和材料。
它已经广泛应用于材料科学、化学、物理学、生物学以及其他领域的研究中。
TEM衍射技术的发展使得研究人员能够更深入地了解物体的结构和性质，从而推动了许多领域的前沿研究。
TEM透射电镜中的电子衍射及分析实例
TEM透射电镜中的电子衍射及分析实例TEM（透射电子显微镜）是一种利用电子束来研究物质结构的仪器。
它通过透射电子的衍射来获得高分辨率的图像，可以观察到物质的晶体结构、晶格缺陷、成分分布等信息。
下面将介绍几个常见的TEM电子衍射及分析实例。
1.晶体结构分析：TEM电子衍射可以用于确定物质的晶体结构。
例如，我们可以用TEM观察纳米颗粒的晶体结构，通过衍射斑图的形状和位置可以确定晶体的点群、空间群以及晶胞参数。
这对于研究纳米颗粒的生长机制、性能优化等具有重要意义。
2.晶格缺陷分析：晶格缺陷对材料的性质具有重要影响。
TEM电子衍射可以用于观察晶格缺陷并进行分析。
例如，通过对衍射斑图的解析，可以确定晶格缺陷的类型（例如位错、晶格错配等）、位置以及密度。
这对于研究材料的力学性能、电学性能等具有重要意义。
3.单晶取向分析：TEM电子衍射可以用于确定单晶的晶面取向。
通过选取合适的照射条件（如照射角度、光斑尺寸等），观察到的衍射斑图可以得到晶面的取向信息。
这对于材料的晶面取向控制、物理性质优化等具有重要意义。
4.晶体成分分析：TEM电子衍射可以用于确定材料的成分。
通过观察材料的纹理和衍射斑图的位置等信息，可以获得材料的成分分布。
例如，TEM电子能谱（EDS）结合电子衍射可以同时确定材料的晶体结构和成分，对于研究复杂多相体系具有重要意义。
5.界面结构研究：TEM电子衍射可以用于研究材料的界面结构。
通过选择合适的照射条件，观察到的衍射斑图可以提供界面的结构和晶面取向信息。
这对于研究界面的稳定性、反应动力学等具有重要意义。
总之，TEM电子衍射是一种非常重要的材料分析技术，它可以提供关于晶体结构、晶格缺陷、成分分布、晶面取向和界面结构等信息。
通过对衍射斑图的定性和定量分析，我们可以深入了解材料的性质和行为，为材料设计和性能优化提供指导。
这些实例只是TEM电子衍射应用的一部分，随着技术的发展，相信将会有更多更广泛的应用出现。
TEM的衍射花样分析
版面很多网友由于刚接触TEM的衍射花样，所以有一些基础问题觉得需要这里讲一下，简单衍射花样的标定，所谓简单，就是各个晶系里面的单晶衍射花样，没有缺陷，没有超结构，没有厚样品造成的高阶劳埃带，只是物质的纯相造成的衍射花样。
有了这个基础，理解了一些，往下才能做的扎实。
1. 一般的物质衍射花样都是已知的物质，顶多也就是已知的几种里面的一个。
所以在确定哪几个物种之后，去找一下相关物质的PDF卡片，网上有一个软件PCPDFWIN，可以方便查讯电子版的PDF卡，下载位置，看看这个帖子，24楼里面我提到了下载的具体目录：/bbs/shtml/20060418/398715/2. 找到了相应的PDF卡，那么就是要测量衍射花样了。
衍射花样的拍摄要严格按照操作规程来，尤其要注意在拍摄时样品聚焦尽量准确。
另外，无论底片拍摄还是CCD拍摄，一定要保证用标准样品做了校正。
3. 接下来就是测量衍射点对应的d值。
对于底片来说就是测量衍射点到中心透射斑的实际距离R，然后根据d = （L×电子波长）/R，其中L是相机常数，底片上写着，单位是cm，电子波长一般的电镜书上都有，200 kV电镜是0.00251 nm。
代入计算即可得到相应的d值。
选取两个相邻且最靠近中心斑点的衍射点，二衍射斑点以夹角接近或者等于90度为好。
选取测量d值之后，二者同中心斑点连线的夹角也要测量一下。
对于CCD相机拍摄的衍射花样，对应的都有标尺，d值测量就是量取衍射点到透射斑的距离后取倒数即可。
角度测量可以通过量取衍射点到中心斑连线对应control对话框的R值（角度），二者相减即得。
4. 将计算的d值和PDF卡相对应，看最接近哪个面的数值，querida说过，这个测量会有一定的误差，有相近值时，需要通过夹角来确定。
方法是，选取两个比较可能的面，然后代入相应晶系对应的公式，计算夹角，如果和测量值很接近，就算是找对了。
Ustb版主说过，计算值和测量值应该相差很小，0.1-0.2度的范围。
TEM(3)衍射分析
(3)倒易阵点性质进行说明
**倒易阵点与正点阵（HKL）晶面 的对应关系:g*的基本性质确切表 达了其与(HKL)的一一对应关系， 即一个g*与一组(HKL)对应；g*的 方向与大小表达了(HKL)在正点阵 中的方位与晶面间距；反之,(HKL) 决定了g*的方向与大小．
**正点阵中每—（HKL）对应着一个倒易点，该倒易点在倒易 点阵中坐标(可称阵点指数)即为(HKL),反之，一个阵点指数 为HKL的倒易点对应正点阵中一组(HKL),(HKL)方位与晶面间 距由该倒易点相应的决定，上图为晶面与倒易矢量（倒易点） 对应关系示例。
方法成为分析衍射的有效工具。
• 前面的做图分析过程中，取爱瓦尔德球半径为1/λ，且 ghkl=1/dhkl,因此，爱瓦尔德球本身就置于倒空间。 • 倒空间的任一ghkl矢量就是正空间(hkl)晶面的代表，如果 知道了ghkl矢量的排列方式，就可推得正空间对应的衍射
晶面的方位了，这就是电子衍射分析要解决的主要问题。
• （3） 面心点阵
• 即能够出现衍射的晶面指数为（111），（200），（220） （311）（222）（400）….。其指数平方和之比为1： 1.33: 2.67: 3.67: 4: 5.33……
• （4） 密排六方点阵
• Fhkl—（hkl）晶面组的结构因子（结构振幅），表征晶体 的正点阵晶胞内所有原子的散射波在衍射方向的合成振幅。
•
fj—-晶胞中位于（xj, yj, zj）的第j个原子的散射因子, n—晶胞原子数
• 可以看出（hkl）晶面组的结构因子（结构振幅）Fhkl它表 征单胞的衍射强度，反映了晶体的正点阵晶胞内原子种类、 原子个数以及原子位置对衍射强度的影响。 • Fhkl2具有强度的意义，即F2越大，Ihkl越大。当Fhkl=0时， Ihkl=0，即使满足Bragg定律，也没有衍射束产生，因为每 个晶胞内原子散射波的合成振幅为零，这叫结构消光。
tem标准衍射花样
透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）中的标准衍射花样分析是材料科学、物理学和纳米技术等领域中用于确定晶体结构和取向的重要手段。
TEM通过高能电子束穿透样品并与其内部原子晶格相互作用，当电子波受到晶格周期性排列的原子散射后，会在特定方向上形成强度分布的衍射斑点或花样。
在TEM中观察到的标准衍射花样主要包括以下特征和分析内容：1.斑点位置：每个衍射斑点对应一个特定的布拉格衍射条件（布拉格定律），即2dsinθ = nλ，其中d为晶面间距，θ是入射电子与衍射晶面法线之间的夹角，n是整数，λ是电子波长。
根据斑点的位置可以推算出样品的晶面间距和晶体结构参数。
2.斑点强度：斑点的亮度或强度反映了相应晶面的反射系数大小，这与原子种类、排列方式以及电子束的性质有关。
强斑点通常对应于密集的原子平面或者有较大散射能力的原子。
3.花样类型：o单晶衍射花样表现为一组规则排列的斑点，可以根据斑点分布解析出晶体的三维空间群和结构。
o多晶或非晶样品可能产生弥散环状花样，而非清晰的斑点。
o孪晶衍射花样会显示由于孪晶界的存在而产生的特殊对称性和额外的衍射斑点，这些斑点可用来识别孪晶结构及其取向关系。
4.选区衍射（Selected Area Electron Diffraction, SAED）：利用光阑限制电子束以研究样品局部区域的衍射花样，这对于分析微小区域内或具有复杂结构的样品尤其重要。
5.Zonal Axis Mapping (Z-Contrast Imaging)：某些情况下，TEM还可以结合相位衬度成像等技术，通过衍射花样来揭示样品内部的成分分布及缺陷信息。
6.花样指数化：通过对衍射花样进行标定和斑点的索引，可以精确地确定晶体的取向和结构。
7.晶粒尺寸和应变分析：通过分析衍射斑点的宽度、形状变化，可以获取样品中原子层面的微观应力状态以及晶粒大小的信息。
总结来说，TEM标准衍射花样的详细分析涉及多个步骤，包括花样捕获、图像处理、斑点定位与索引、结构解析和物理参数提取等，对于理解和表征材料的微观结构至关重要。
TEM电子衍射及分析
TEM电子衍射及分析引言透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束通过样品并对透射电子进行衍射、成像和分析等操作。
TEM电子衍射是一项重要的研究技术，可以用于研究材料的结晶结构和晶体缺陷等特性。
本文将介绍TEM电子衍射的原理及常用的分析方法。
TEM电子衍射原理TEM电子衍射是指入射电子束通过样品后，由于与样品内部结构的相互作用，电子将发生衍射现象。
衍射过程中，入射电子束的波动性质被样品晶体结构所限制，形成衍射斑图。
通过观察衍射斑图的形态和分布，可以了解样品晶体的结构信息。
TEM电子衍射的原理可以用布拉格方程来描述：nλ =2d*sinθ 其中，n为衍射级数，λ为入射电子的波长，d为晶格的间距，θ为衍射角度。
TEM电子衍射图解析TEM电子衍射图是由衍射斑图组成的，通过对衍射斑图的解析，可以得到样品晶体的一些重要信息。
1.衍射斑的亮度：衍射斑的亮度反映了样品晶体中存在的晶格缺陷、位错等信息。
亮斑表示高度有序的结构，而暗斑则表示晶格缺陷存在。
2.衍射斑的分布：衍射斑的分布可以提供样品晶体的晶面方向信息。
通过观察衍射斑的位置和排列方式，可以确定样品晶体的晶体结构。
3.衍射斑的形状：衍射斑的形状可以指示晶格的对称性。
正交晶系的衍射斑为圆形，其他晶系的衍射斑形状则会有所不同。
TEM电子衍射分析方法除了观察TEM电子衍射图来获得晶体结构信息外，还有一些常用的分析方法。
1.衍射索引：通过观察衍射斑的位置和分布，结合晶体结构学的知识，利用衍射索引方法确定晶格参数、晶胞参数，从而得到样品晶体的晶体结构信息。
2.选区电子衍射：通过在选定的区域内进行电子衍射，可以得到该区域的晶格结构和取向信息。
这种方法可以用来研究样品中不同区域的晶体结构差异。
3.电子衍射支撑：通过在TEM观察区域选择多个点进行电子衍射，得到它们的衍射斑的位置和分布等信息。
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• 最后，原子对电子的散射能力远高于它对X射线的散 射能力（约高出四个数量级），故电子衍射束的强度 较大，摄取衍射花样时曝光时间仅需数秒。
§7-2 倒易点阵
• 1.布拉格方程 • 晶体对电子波的衍射现象与X射线一样，均是简 单地采用布拉格方程来描述。 • 2d(hkl)sinθ＝nλ • 2d(HKL)sinθ＝λ • 根据正弦函数的性质： • sinθ= λ/2d, λ≤2d
反过来，若已知[uvw]晶带中任意两晶面（H1K1L1）和 （H2K2L2），则可按晶带定理求晶带轴指数，有:
解此方程:
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• 举列： • (1) 一立方晶胞以 [001]作晶带轴时， （100）、（010）、 （110）和（210） 等晶面均和[001]平 行，相应的零层倒 易截面如图所示。
(3)倒易阵点性质进行说明
**倒易阵点与正点阵（HKL）晶面 的对应关系:g*的基本性质确切表 达了其与(HKL)的一一对应关系， 即一个g*与一组(HKL)对应；g*的 方向与大小表达了(HKL)在正点阵 中的方位与晶面间距；反之,(HKL) 决定了g*的方向与大小．
**正点阵中每—（HKL）对应着一个倒易点，该倒易点在倒易 点阵中坐标(可称阵点指数)即为(HKL),反之，一个阵点指数 为HKL的倒易点对应正点阵中一组(HKL),(HKL)方位与晶面间 距由该倒易点相应的决定，上图为晶面与倒易矢量（倒易点） 对应关系示例。
• 几种点阵的结构因数计算: • 我们用上式计算，并注意由欧控公式得出 的几个结果：
• （1） 简单晶胞（点阵）
• 简单晶胞内仅含有一个原子，其坐标为（000），原子散 射因数为f:
• 该种点阵其结构因数或振幅与HKL无关，即 • HKL为任意整数时均能产生衍射，如（100）,（110）, （111）,（200）,（210）…。 • 能够出现的衍射而指数平方和之比是：
倒易阵点性质进行说明
**倒易点阵的建立： **若已知晶体点阵参数，即可求得其相应倒易点阵参 数，从而建立其倒易点阵．
**也可依据与（HKL）的对应关系，通过作图法建立
倒易点阵。即在正点阵中取若干不同方位的(HKL)，
并据其作出对应的终点阵列即为倒易点阵．
7-3 晶带定律与零层倒易截面
• 晶体中，与某一晶向[uvw]平行的所有晶面（HKL）属于 同一晶带，称为[uvw]晶带，该晶向[uvw]称为此晶带的晶 带轴，表示为: • 此晶带内的各晶面用相应的倒易矢量来表示为:
方法成为分析衍射的有效工具。
• 前面的做图分析过程中，取爱瓦尔德球半径为1/λ，且 ghkl=1/dhkl,因此，爱瓦尔德球本身就置于倒空间。 • 倒空间的任一ghkl矢量就是正空间(hkl)晶面的代表，如果 知道了ghkl矢量的排列方式，就可推得正空间对应的衍射
晶面的方位了，这就是电子衍射分析要解决的主要问题。
• 根据倒易矢量 的定义:
• 进行矢量运算 有：
• (3)布拉格定律的证明: • 由O向0*G作垂线0D，垂足为D , 0D就是正空间（hkl）面 的方位
• 设它与入射束的夹角为θ，则有
K与K’之间的夹角等于 2θ。与布拉格定律的 结果一致。
• 综上所述，爱瓦尔德球内的三个矢量K、K’和ghkl清楚地 描述了入射束、衍射束和衍射晶面之间的相对关系。这个
• 体心立方晶体 [001]和[011]晶 带的标准零层 倒易截面图。
7-4 电子衍射基本公式
• (1)布拉格定律的矢量表达式
• 设衍射晶面为（hkl）面间距为d，入射方向与衍射晶面成 θ角，由X射线的衍射原理，则衍射必要条件的数学表达 式:
• 由实验证明，衍射可解释 • 为晶面对入射波的反射， • 如图所示,下面求几何解:
第六章 电 子 衍 射
§7-1 Introduction
• 电子衍射已成为当今研究物质微观结构的重要手段，是电子 显微学的重要分支。 • 电子衍射可在电子衍射仪或电子显微镜中进行。电子衍射分 为低能电子衍射和高能电子衍射，前者电子加速电压较低 （10～500V。电子的波动性就是利用低能电子衍射得到证实 的。低能电子衍射广泛用于表面结构分。高能电子衍射的加 速电压≥100kV，电子衍射就是高能电子衍射. • 普通电子显微镜的“宽束”衍射（束斑直径≈1μm）只能得 到较大体积内的统计平均信息，微束衍射可研究分析材料中 亚纳米尺度颗料、单个位错、层错、畴界面和无序结构，可 测定点群和空间群。
• 具体作法如下： • 1) 在倒易空间中，画出衍射晶体的倒易点阵； • 2) 以倒易原点0*为端点，作入射波的波矢量K(OO*)，该矢 量平行于入射束方向，长度等于波长的倒,即K=1/λ； • 3) 以O*为中心，1/λ为半径作一个球，这就是厄互尔德球。 • 4) 若有倒易阵点G（hkl）正好落在厄瓦尔德球的球面上， 则相应的晶面组（hkl）与入射束的位向必满足布拉格条 件，而衍射束的方向就是OG或者衍射波矢量K/，其长度等 于反射球的半径。
• H12+K12+L12∶H22+K22+L22∶H32+K32+L32∶…= 1∶2∶3∶4∶5…。
• （2） 体心点阵
• 即当H+K+L=奇数时，该晶面的衍射强度为0，该种晶面的 衍射线不能出现，如（100），（111），（210）， （300），（311）等； • 当H+K+L=偶数时，产生衍射，如（110），（200）， （211），（220），（310）…。这些指数的平方和之比 为2：4：6：8：10…。
• (4)结构消光及倒易点阵类型
• 1. 结构消光 • 满足Bragg方程或者倒易阵点正好落在爱瓦尔德球球面上 的(hkl)晶面组是否会产生衍射束？(请回答)。 • 上述条件给出的是某晶面组（hkl）产生衍射的必要条件， 满足了上述的要求，也未必一定产生衍射。这样，把满足 布拉格条件而不产生衍射的现象称为结构消光。 • 下面将从衍射强度的角度进行分析。由X射线的衍射知道， 衍射束的强度:
• 设入射束和反射束的单位矢量分别为 S0和S,则:
• 又可写为
• 令:
布拉格定律的矢量表达式
• (2)爱瓦尔德球作图法
• 在电子衍射的分析过程中，常常要用到厄瓦尔德 球作图法，利用这种方法可以比较直观地观察衍 射晶面、入射束和衍射束之间的几何关系。它实 际上是布拉格方程的几何表示。 • 爱瓦尔德球是位于倒易空间中的一个球面，球之 半径等于入射电子波波长的倒数1/λ。
§7-1 Introduction
• 电子衍射的优点是可以原位同时得到微观形貌和结 构信息，并能进行对照分析。
• 电子显微镜物镜背焦面上的衍射像常称为电子衍射 花样。电子衍射作为一种独特的结构分析方法，在 材料科学中得到广泛应用，主要有以下三个方面： • （1）物相分析和结构分析； • （2）确定晶体位向； • （3）确定晶体缺陷的结构及其晶体学特征。
电子衍射和X射线衍射不同之处
• 电子波的波长短，采用爱瓦德球图解时，反射球的半 径很大，在衍射角θ较小的范围内反射球的球面可以 近似地看成是一个平面，从而也可以认为电子衍射产 生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内。这个 结果使晶体产生的衍射花样能比较直观地反映晶体内 各晶面的位向，给分析带来不少方便。
La3Cu2VO9晶体的电子衍射图
•
非晶态材料电子衍射图的特征
• 电子衍射原理与X射线衍射相似，是以满足 （或基本满足）布拉格方程作为产生衍射 的必要条件。 • 所得的衍射花样在几何特征上也大致相似.
电子衍射和X射线衍射不同之处
• 由于电子波与X射线相比有其本身的特性，因此具 有下列不同之处： • 首先，电子波的波长比X射线短得多，在同样满足 布拉格条件时，它的衍射角θ很小，约为10-2rad。 而X射线产生衍射时，其衍射角最大可接近90。 • 其次，在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，样 品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状， 因此，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机 会，结果使略为偏离布格条件的电子束也能发生 衍射。
电子衍射和X射线衍射共同点
• 原理相似，是以满足（或基本满足）布拉格方程
作为产生衍射的必要条件。
• 两种衍射技术得到的衍射花样在几何特征上也大
致相似：多晶体的电子衍射花样是一系列不同半
径的同心圆环，单晶衍射花样由排列得十分整齐 的许多斑点所组成，而非晶体物质的衍射花样只 有一个漫散的中心斑点.
NiFe多晶纳米薄膜的电子衍射
• Fhkl—（hkl）晶面组的结构因子（结构振幅），表征晶体 的正点阵晶胞内所有原子的散射波在衍射方向的合成振幅。
•
fj—-晶胞中位于（xj, yj, zj）的第j个原子的散射因子, n—晶胞原子数
• 可以看出（hkl）晶面组的结构因子（结构振幅）Fhkl它表 征单胞的衍射强度，反映了晶体的正点阵晶胞内原子种类、 原子个数以及原子位置对衍射强度的影响。 • Fhkl2具有强度的意义，即F2越大，Ihkl越大。当Fhkl=0时， Ihkl=0，即使满足Bragg定律，也没有衍射束产生，因为每 个晶胞内原子散射波的合成振幅为零，这叫结构消光。
• 晶体中的原子在三维 空间周期性排列，这 种点阵称为正点阵或 真点阵。 • 以长度倒数为量纲与 正点阵按一定法则对 应的虚拟点阵-称倒易 点阵.
• （1）倒易点阵基矢的定义
• 如果用点阵基矢 由另一个点阵基矢 （i = 1, 2, 3）定义一正点阵。若 （j = 1，2，3）定义的点阵满足:
V — 阵胞体积
倒易点阵的概念
• 从晶体结构和点阵结构的概念可知，晶体结构是 物质内部最小单元的真实排列，点阵结构是晶体 物质内部等同点的抽象，只有十四种。 • 但在X衍射学中，用点阵结构解释一些衍射现象是 不方便的，因此引入一个新的概念倒易点阵。
• 倒易点阵是解释衍射现象的有力工具，可以简化 衍射理论的讨论，同时又是描述晶体结构的另一 种方法。