倒易点阵.doc

倒易点阵:晶体点阵结构与其电子衍射斑点之间可以通过另外一个假想的点阵很好地联系起来，这就是零层倒易截面：电子束沿晶带轴的反向入射时，通过原点的倒易平面只有一个，我们把这个二维平面叫做消光距离：透射束或衍射束在动力学相互作用的结果，在晶体深度方向上发生周期性的振荡，这种振荡的深度周期叫做明场像：通过衍射成像原理成像时，让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉形成的图像称为明场像。暗场像：通过衍射成像原理成像时，让衍射束通过物镜光阑而把透射束挡掉形成的图像称为暗场像。 衍射衬度：由于样品中不同位向的晶体的衍射条件不同而造成的衬度差别叫质厚衬度：是建立在非晶体样品中原子对入射电子的散射和透射电子显微镜小孔径角成像基础上的成像原理，是解释非晶态样品电子显微图像衬度的理论依据。二次电子：在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子叫吸收电子：入射电子进入样品后，经多次非弹性散射能量损失殆尽，然后被样品吸收的电子。透射电子：如果被分析的样品很薄，那么就会有一部分入射电子穿过薄样品而成为透射电子。结构消光：当Fhkl=0时，即使满足布拉格定律，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。这叫做分辨率：是指成像物体（试样）上能分辨出来的两个物点间的最小距离。焦点：一束平行于主轴的入射电子束通过电磁透镜时将被聚焦在轴线上一点。焦长：透镜像平面允许的轴向偏差.景深：透镜物平面允许的轴向偏差.磁转角：电子束在镜筒中是按螺旋线轨迹前进的，衍射斑点到物镜的而一次像之间有一段距离，电子通过这段距离时会转过一定的角度.电磁透镜：透射电子显微镜中用磁场来使电子波聚焦成像的装置。透射电子显微镜：是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率，高放大倍数的电子光学仪器。弹性散射：当一个电子穿透非晶体薄样品时，将与样品发生相互作用，或与原子核相互作用，或与核外电子相互作用，由于电子的质量比原子核小得多，所以原子核入射电子的散射作用，一般只引来电子改变运动方向，而能量没有变化，这种散射叫做弹性散射。背散射电子：是被固定样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子，其中包含弹性背散射电子和非弹性背散射电子。弹性背散射电子：指被样品中原子核反弹回来的，散射向大于90的电子其能量没有损失。非弹性背散射电子：是入射电子和样品河外电子撞击后产生的电子，波方向改变，能量也不同程度损失。晶带轴：在正点阵中，同时平行于某一晶像的一组晶面构成一个晶带，而这一晶向称为这一晶带的晶带轴。结构因子：表示晶体的正点晶胞内所有原子的散射波在衍射方向上的合成振幅。第二相粒子:指那些和基体之间处于共格或半共格状态的粒子。复型：就是真实样品表面形貌组织结构细节的薄膜复制样品。萃取复型：是金相样品进行腐蚀使第二相粒子容易从基体上剥离以便把第二相粒子包络起来的方法。二次复型：先制成逐渐复型，然后在中间复型上晶型第二次复型，再把中间复型溶去，最后得到的是第二次复型。简答：试述电磁透镜对电子波的聚焦原理?原理图如图，速度为v的平行电子束进入透镜的磁场时，位于A点的电子将受到Br分量Ft的作用，使电子获得一个切向速度Vt，Vt随即和Bz分量叉乘，形成一个向主轴靠近的径向力Fr使电子向主轴偏转（聚焦）。当电子穿过线圈走到B时，Br的方向改变了180，Ft随之反向，但是Ft的方向只能减小Vt，而不能改变方向，因此穿过线圈的电子仍然趋向于向主轴靠近。通电的短线圈就是一种简单的电磁透镜，它能造成一种轴不对称均匀分布的磁场，磁力线围绕导线呈环状。一种带有软磁铁壳的电磁透镜，导线外围的磁力线都在铁壳中通过，由于在软磁壳的内侧开一道环状的狭缝，从而可以减少磁场的广延度，是大量磁力线都集中在狭缝附近的狭小区域之内，增强了磁场的强度。一种在环状间隙两边，接出一对顶端呈圆锥状的极靴，带有极靴的电磁透镜可使有效磁场集中到沿透镜轴向几毫米的范围之内。磁力线分布越集中，轴向距离越短，聚焦能力越强。电磁透镜的像差是怎样产生的，任何消除和减少像差？像差主要有球差，像散和色差三种。球差是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律造成的。通过减小球差系数和减小孔径半可减小球差。像散是由透镜磁场的非旋转对称引起的。用消像散器可消除和减少像散。色差是由于入射电子的波长或能量的单一性所造成的。通过稳定加速电压的方法减小色差说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的主要因素是什么，如何提高电磁透镜的分辨率？光学显微镜:分辨率取决于照明光源的波长电磁透镜:若只考虑衍射效应，则照明系统和介质一定的条件下，孔径半角越大，分辨率越高。若同时考虑衍射和球差对分辨率的影响，则会改善其中一个因素时会使另外一个因素变坏。要两者兼顾，关键是确定电磁透镜的最佳孔径半角，使得衍射效应埃里斑和球差散焦斑尺寸大小相等，表明两者对透镜分辨率影响效果一样，这样能得到分辨率最高的透镜。电磁透镜的景深和焦长主要受哪些因素的影响？1.影响景深的因素：透镜物平面允许的轴向偏差称为透镜的景深。景深的估算公式-；影响因素有电磁透镜的分辨本领和孔径半角。分辨本领越大，孔径半角越小，电磁透镜的景深越大.2.影响焦长的因素：透镜像平面允许的轴向偏差称为透镜的焦长。估算公式 -;影响因素有电磁透镜的分辨本领，孔径半角和放大倍数。分辨本领值越大，孔径半角越小，放大倍数越大，电磁透镜的焦长越长。电子波与可见光相比作为显微镜照明光源有何优势？1.电子波的波长比可见光的短，不易发生衍射，因此以电子波为显微镜光源时分辨率较高。2.电子波的能量比可见光大，因此以电子波为显微镜光源时可以分析试样内部结构。3.电子波穿透力比可见光强，因此以电子波为显微镜光源时和组成试样的元素作用，发出各种物理信号，根据这些信息分析材料的晶体结构，成分等。透射电镜主要由几大系统构成，各系统之间的关系如何？1.由电子光学系统，电源和控制系统，真空系统三大系统构成2.关系：电子光学系统是透射电镜的核心，电源和控制系统和真空系统是电子光学系统正常工作所必须的保证照明系统的作用是什么，应满足什么要求？1.作用：提供一束亮度高，照明孔径半角小，平行度好，束流稳定的照明源。2.满足的要求：1）电子束的亮度要高2）照明孔径角要小3）平行度要好4）束流要稳定5）照明电子束要可在23范围内倾斜，还可以在一定范围内平移。透射电镜成像系统的主要构成及其特点？1.透射电镜由物镜，中间镜，投影镜及物镜光阑，选区光阑组成。2.特点： A物镜：1）强激磁短焦距的透镜2）放大倍数较高3）像差小，分辨率高4）和样品之间的距离总是不变的 B中间镜:1）弱激磁长焦距的透镜2）激磁电流固定3)孔径角很小4）景深和交叉都非常大 C投影镜: 同 中间镜 D物镜光阑：直径20120um E选区光阑：20400um。点分辨率与晶格分辨率有何不同？同一台电镜的这两种分辨率哪个高？为什么？1.电子显微镜的点分辨率是电镜能够分辨的两个物点间的最小间距；晶格分辨率是能够分辨的具有最小面间距的晶格像的晶面间距2.同一台电镜晶格分辨率高于点分辨率。透射电镜中的有哪些主要光阑，在什么位置？其作用如何？1.透射电镜中主要有三种光阑：聚光镜光阑，物镜光阑，选区光阑。2.位置：聚光镜光阑：第二聚光镜的下方。 物镜光阑：物镜的后焦面上。选区光阑：一般放在物镜的像平面位置。3.作用：聚光镜光阑：孔径为20400um，限制照明孔径角。物镜光阑：物镜光阑具有减小球差像散和色散的作用；具有提高图像的衬度，故亦称衬度光阑；可用来进行暗场及衍衬成像操作的转换。选区光阑：为了样品上的一个微小区域，使电子束只能通过光阑孔限定的微区。倒易点阵与正点阵之间关系如何？倒易点阵与晶体的电子衍射斑点之间有何对应关系？第一问：1、倒易矢量垂直于正点阵中相应的晶面，或平行于它的法向。2、倒易点阵中的一点代表的正点阵中的一组晶面。3、倒易矢量的长度等于正点阵中相应品面间距的倒数。第二问：1、衍射斑点所对应的倒易矢量均基本满足布拉格条件2、衍射斑点是倒易点阵的与入射矢量垂直的零层倒易面的一部风。3、标准电子衍射花样是标准零层倒易截面的比例图像，关系为：R=Kg 4、衍射斑点所对应的各倒易点的结构因子均不为零5、偏离矢量小于Smax倒易点才能出现在衍射花样中。为何对称入射（B/uvw）时，即只有倒易点阵原点在埃瓦尔德球面上，也能得到除中心斑点以外的一系列衍射斑点？，薄晶体电子衍射时，倒易阵点延伸成杆状是获得零层道义截面比例图像的主要原因，即尽管在对称入射情况下，倒易点阵原点附近的扩展了的倒易阵点也能与埃瓦尔德球相交而得到中心斑点强而周围斑点弱的若干个衍射斑点。其他一些因素也可以促进电子衍射花样的形成，例如：电子束的波长短：使埃瓦尔德球在小角度范围内球面接近平面：加速电压波动，使埃瓦尔德球面有一定的厚度，电子束有一定的发散度等说明多晶、单晶及非晶的衍射花样的特征及形成原理?1、多晶体的衍射花样是一系列不同半径的同心圆。大量取向各异单晶体聚集体。2、单晶体的衍射花样是由排列整齐的许多斑点组成。是严格满足布拉格方程方向上产生衍射，只有几个方向上产生衍射。3、非晶体的衍射花样是一个慢散的中心斑点。远程有序，远程无序的原子排列，在几个原子范围内有一定的序性，主要是指最近角各原子散射相对量。萃取复型可用来分析哪些组织结构？得到什么信息？第二相粒子的形状、大小、分布、物相及晶体结构。萃取复型可用来观察基体组织形态的同时可用来分析第二相粒子的形状、大小、分布，用电子衍射法分析它们的物相及晶体结构。复型样品在透射电镜下的衬度是如何形成的？1所谓小孔径角成像是指在物镜背焦平面上沿径向插入一个小孔径的物镜光阑，挡住散射角大于a的电子，只允许散射角小于a的电子通过物镜光阑参与成像，而图像的衬度就取决于透过物镜光阑投影到荧光屏或照相底片上不同区域的电子强度差别。2.质厚衬度原理是建立在非晶体样品中原子对入射电子的散射和衍射电子显微镜小孔径角成像基础上的成像原理，是是解释非晶态样品电子显微图像衬度的理论依据。何谓二次复型？制备方法如何？有何优缺点？在塑料一级复型上再制作碳复型；首先在样品上制作一级塑料复型，然后再一级复型的基础上，垂直镀上一层碳膜，然后用重金属沿一定角度镀到碳膜上，以增加复兴的衬度，最后用丙酮将塑料溶解掉即可得到二级复兴样品。优点：不破坏金相试样的原始表面，必要时可重复制备；碳膜，导电导热性好，在电子束照射下较稳定；经重金属“投影”处理，即增加了衬度，又能增加图像的层次感和立体感。何为零层倒易截面和晶带定理，说明同一晶带中各晶面及其倒易矢量与晶带轴之间的关系？电子束沿晶带轴的反向入射时，通过原点的倒易平面只有一个，我们把这个二维平面叫做零层倒易截面，零层倒易面上的各倒易矢量都和晶带轴垂直，有hu+kv+lw=0为晶带定理。同一晶带中各晶面都平行于晶带轴，过零层倒易截面的的倒易矢量均与晶带轴垂直。什么是消光距离？影响晶体消光距离的主要物性参数和外界条件参数是什么？1、消光距离透射束或衍射束在动力学相互作用的结果，在晶体深度方向上发生周期性的振荡，这种振荡的深度周期叫做消光距离。2、消光距离公式：g=? (公式)。3、影响晶体消光距离的主要物性参数：d(晶面间距)，Fg(结构因子)，n(原子面上单位面积内所含晶胞数)，Vc(晶胞体积)等，4、外界条件参数：，（布拉格角）。什么是衍射衬度？它与质厚衬度有什么区别？1、衍射衬度-由于样品中不同位向的晶体的衍射条件不同而造成的衬度差/2、质厚衬度是由于非晶态复型样品的厚度或原子系数的差别，导致的衬度。而衍射衬度成像时，样品厚度或平均原子系数无差别的晶态样品，因其内部晶粒位向不一致产生衬度，另外，衍射衬度可显示样品内部的位错等精细结构；而质厚衬度不能。制备薄膜样品的基本要求是什么？具体工艺过程？双喷减薄与离子减薄各适用于制备什么样品？要求：薄膜样品应保持与大块样品一致；样品要足够薄，对电子束有足够的透明度；薄膜样品要有一定的强度和刚度；样品要清洁，表面无氧化或腐蚀。制备：从实物或大块样品上切割厚度为0.3-0.5mm厚的薄片；样品薄片的预先减薄；最终减薄。适用：双喷，制备导电的金属样品；离子，不导电的陶瓷薄膜样品画图说明衍衬成像原理，并说明什么是明场像，暗明场像和中心暗场像?由于样品中，不同位向的晶粒，因其衍射条件不同，造成称度差别形成图像反差，这就是衍射成像原理。明场像：通过衍射成像原理成像时，让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉形成的图像称为明场像。暗场像：通过衍射成像原理成像时，让衍射束通过物镜光阑而把透射束挡掉形成的图像称为暗场像。中心暗场像：通过衍射成像原理成像时，让入射束倾斜一定角度，使得衍射束平行于透镜中心轴，此时若物镜在光轴位置则会让衍射束通过物镜光阑而把透射束挡掉。这样形成的像称为中心暗场像。扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同？1.透射电镜：质厚成像原理和衍衬成像原理，是通过电磁透镜放大成像的。2.扫描电镜：细聚焦电子束扫描样品时激发出各种物理信号，将这些信号调制成像。二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同于不同？1、二次电子像是在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子。二次电子成像的特点是二次电子的能量较低；二次电子一般都是在表层510nm深度范围内发射出来的，对样品的表面形貌十分敏感，能非常有效地显示样品的表面形貌二次电子的产额和原子束之间没有明显的依赖关系，所以不能用它来进行成分分析/2、背散射电子形貌衬度特