03-2电子衍射花样的标定
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电子衍射花样的标定方法1.标准花样对照法这种方法只适用于简单立方、面心立方、体心立方和密排六方的低指数晶带轴。
因为这些晶系的低指数晶带的标准花样可以在有的书上查到,如果得到的衍射花样跟标准花样完全一致,则基本上可以确定该花样。
不过需要注意的是,通过标准花样对照法标定的花样,标定完了以后,一定要验算它的相机常数,因为标准花样给出的只是花样的比例关系,而对于有的物相,某些较高指数花样在形状上与某些低指数花样十分相似,但是由两者算出来的相机常数会相差很远。
所以即使知道该晶体的结构,在对比时仍然要小心。
2.尝试-校核法a)量出透射斑到各衍射斑的矢径的长度,利用相机常数算出与各衍射斑对应的晶面间距,确定其可能的晶面指数;b)首先确定矢径最小的衍射斑的晶面指数,然后用尝试的办法选择矢径次小的衍射斑的晶面指数,两个晶面之间夹角应该自恰;c)然后用两个矢径相加减,得到其它衍射斑的晶面指数,看它们的晶面间距和彼此之间的夹角是否自恰,如果不能自恰,则改变第二个矢径的晶面指数,直到它们全部自恰为止;d)由衍射花样中任意两个不共线的晶面叉乘,即可得出衍射花样的晶带轴指数。
尝试-校核法应该注意的问题对于立方晶系、四方晶系和正交晶系来说,它们的晶面间距可以用其指数的平方来表示,因此对于间距一定的晶面来说,其指数的正负号可以随意。
但是在标定时,只有第一个矢径是可以随意取值的,从第二个开始,就要考虑它们之间角度的自恰;同时还要考虑它们的矢量相加减以后,得到的晶面指数也要与其晶面间距自恰,同时角度也要保证自恰。
另外晶系的对称性越高,h,k,l之间互换而不会改变面间距的机会越大,选择的范围就会更大,标定时就应该更加小心。
3.查表法(比值法)-1a)选择一个由斑点构成的平行四边形,要求这个平行四边形是由最短的两个邻边组成,测量透射斑到衍射斑的最小矢径和次小矢径的长度和两个矢径之间的夹角r1, r2,θ;b)根据矢径长度的比值r2/r1 和θ角查表,在与此物相对应的表格中查找与其匹配的晶带花样;c)按表上的结果标定电子衍射花样,算出与衍射斑点对应的晶面的面间距,将其与矢径的长度相乘看它等不等于相机常数(这一步非常重要);d)由衍射花样中任意两个不共线的晶面叉乘,验算晶带轴是否正确。
第二章 电子衍射谱的标定2. 1透射电镜中的电子衍射透射电镜中的电子衍射基本公式为:λL Rd =R 为透射斑到衍射斑的距离(或衍射环半径),d 为晶面间距,λ为电子波长,L 为有效相机长度。
p i M M f L 0=0f 为物镜的焦距,i M 中间镜放大倍数,p M 投影镜的放大倍数,在透射电镜 的工作中,有效的相机长度L ,一般在照相底板中直接标出,各种类型的透射电镜标注方法不同,λ为电子波长,由工作电压决定,工作电压一般可由底板标注确定,对没有标注的早期透射电镜在拍摄电子衍射花样时,记录工作时的加速电压,由电压与波长对应表中查出λ。
K L =λK 为有效机相常数,单位A mm ,如加速电压U =200仟伏,则A 21051.2-⨯=λ,若有效相机长度mm L 800=,则A mm K 08.201051.28002=⨯⨯=-透射电镜的电子衍射有效相机常数确定方法: 电子衍射有效相机常数确定方法,一般有三种方法 ①按照相底片直接标注计算:H -800透射电镜的电子衍射底片下方有一列数字,如: 0.80 91543 4A 90.5.21;0.80表示有效相机长度mm M L 8008.0==,91543为片号,4A 其A 表示工作电压200千伏查表知电子波长A 21051.2-⨯=λ则有效相机常数K 为:A mm L K 08.201051.28002=⨯⨯==-λH -800透射电镜中,电子衍射底片第一个数字为相机长度如:0.80,0.40,……第三个数字为工作电压U ,分别为4A ,4b ,4c ,4d ,相对应的工作电压分别为200,175,150,100千伏,对应的电子波长分别为:22221070.3,1095.2,1071.2,1051.2----⨯⨯⨯⨯埃。
由电镜有关参数确定的相机常数是不精确的,常因电镜中电气参数变化而改变,产生一些误差,电镜工作者常要根据经验作些修正。
②用金Au 多晶环状花样校正相机常数例如喷金Au 多晶样品在H -800透射电镜下拍摄多晶环状花样,如照片上标注为0.40 92298 4A 90.11.21知有效相机长度L =0.4M =400mm工作电压为200仟伏 电子波长为:A 21051.2-⨯=λ由仪器确定的相机常数A mm L K 04.10==λ 测量底片上4个以上环半径K d R i =计算出相应的i d查面心立方Au 的d 值表,找出与上述i d 相近的d 及其晶面指数d i 2.231 1.912 1.385 1.181 d hkl 2.335 2.039 1.442 1.230 hkl1110020221.13按公式R i d hkl =K i 求相应的K iR i 4.5 5.25 7.25 8.5 d hkl 2.335 2.039 1.442 1.230 hkl10.6010.7010.5010.50精确的相机常数K 为K i 的平均值44321k k k k K +++==450.1050.1070.1060.10+++=A mm 58.10③已知晶体标准电子衍射谱确定相机常数铝单晶典型电子衍射花样,铝为面心立方,与标准电子衍射谱比较,对电子衍射班点标定分别为: h i k i l i 111 111 220R i 即中心斑点到最邻近衍射斑点距离分别为: R i 9.6 9.6 9.6 16 利用A 1的d 值表查出d hkl hkl 111 111 220d hkl 2.338 2.338 1.432按公式hkl i i d R K =求K i R i (mm ) 9.6 9.6 16)(A d hkl 2.238 2.238 1.432K i 22.8 22.8 22.9求K i 平均值 3321k k k K ++=39.228.228.22++=K )(mm R i 4.55.25 7.25 8.5 )(A d i2.2311.9121.3851.181=A mm 8.222.2多晶环状花样电子衍射分析多晶电子衍射环状花样的R 2比值规律: 立方晶系:K Rd = ∴dKR =K 为相机常数,d 为晶面间距,R 为环半径。
透射电子显微镜选区电子衍射花样标定的一般过程对析出物进行选区电子衍射,得到电子衍射花样,通过标定花样,确定析出物的相结构。
花样标定方法、具体步骤如下:根据对析出物的能谱分析,找出可能存在的物质。
利用MDI Jade 5.0 软件,找出所有可能存在物质的PDF 卡片;根据衍射基本公式R =λL /d ,求出相应的一组晶面间距d ,计算得出的d 值与所查得可能物质的晶面间距一一对应,误差<0.1;所查到的d 值对应的晶面指数必须满足(h 3k 3l 3)=(h 1k 1l 1)+(h 2k 2l 2);利用θ值进行验证,若所测得的角度θ与计算得出的值相近,误差<2°,便可断定是此物质。
具体步骤如下:1. 选择一个由斑点组成的平行四边形(斑点中最好有透射斑点),测量透射斑点到衍射斑点的最小矢径、次最小矢径及平行四边形长对角线的长度和最小矢径、次最小矢径之间的夹角,R 1 、R 2 、R 3、θ;R 1 ≤R 2,θ≤90°;2. 根据衍射基本公式R =λL /d ,求出相应的晶面间距d 1 、d 2 、d 3 ;3. 在PDF 卡片里,查找面间距与d 1、d 2 、d 3一一对应的物质;4. 查得d 1对应的晶面指数为(h 1k 1l 1)、d 2对应的晶面指数为(h 2k 2l 2)、d 3对应的晶面指数(h 3k 3l 3),根据指数变换规则使(h 3k 3l 3)=(h 1k 1l 1)+(h 2k 2l 2);5. 利用在不同的晶系中cos θ 值,尝试验证θ;若不能满足要求,继续对其它物质重复以上步骤;6. 若以上步骤均能符合要求,便可确定晶带轴[uvw ];21212211k l l k l k l k u -== 21212211l h h l h l h l v -== 21212211h k k h k h k h w -==以标定一具有立方结构的析出物的衍射花样为例:根据对析出物的能谱分析可知,其应为微合金元素的碳化物。