-电子衍射结构分析-(北京科技大学)材料分析方法课件-PPT课件

1、第十五章第十五章- -电子衍射结构分析电子衍射结构分析-(-(北京北京科技大学科技大学) )材料分析方法课件材料分析方法课件电子光学系统电子光学系统电源与控制系统电源与控制系统真空系统真空系统透射电子显微镜的构造透射电子显微镜的构造1 1 透射电镜的根本结构和成像原理透射电镜的根本结构和成像原理电电子子光光学学系系统统照明系统照明系统成像系统成像系统观察记录系统观察记录系统电子枪电子枪聚光镜聚光镜物镜物镜中间镜中间镜投影镜投影镜电子光学系统中各部件的作用电子光学系统中各部件的作用2 2成像系统物镜中间镜投影镜形成第一副高分辨电子显维图象，透射电镜的透射电镜的分辨率主要取决于物镜分辨率主要取决于

2、物镜控制电镜的总放大倍数；控制成像成像或衍射衍射操作把中间镜成像进一步放大或缩小，到达照相要求透射电镜成像与衍射操作的原理透射电镜成像与衍射操作的原理1 1中间镜的物平面与物镜的焦平面重合中间镜的物平面与物镜的像平面重合成像 衍射透射电镜成像与衍射操作的原理透射电镜成像与衍射操作的原理2 22 2 主要部件的结构和工作原理主要部件的结构和工作原理1) 样品平移与倾斜装置(样品台)2) 消像散器3) 光阑1) 样品平移与倾斜装置(样品台)样品台的作用:承载样品;使样品在物镜极靴孔内平移、倾斜、旋转2消像散器把固有的椭圆形磁场校正成接近旋转对称的磁场3光阑光阑光阑 聚光镜光阑聚光镜光阑物镜光阑物镜

3、光阑选区光阑选区光阑限制照明孔径角限制照明孔径角衬度光阑，提高成像衬度衬度光阑，提高成像衬度视场光阑，特定视场视场光阑，特定视场成像或衍射分析用成像或衍射分析用3 3 电子衍射概述电子衍射概述电子衍射的特点与电子衍射的特点与XX射线衍射比照射线衍射比照单晶体、多晶体及非晶体的电子衍射把戏特征单晶体、多晶体及非晶体的电子衍射把戏特征3.1 3.1 电子衍射的特点与电子衍射的特点与XX射线衍射比照射线衍射比照1)1)电子波的波长比电子波的波长比X X射线短的多射线短的多, ,在同样满足布拉在同样满足布拉格定律时格定律时, ,它的衍射角它的衍射角非常小非常小, ,约为约为1010-2-2rad, r

4、ad, 而而X X射线衍射时射线衍射时, , 最大角可接近最大角可接近/2./2. 原因: 根据布拉格定律: sin=/2d 1 常见晶体的晶面间距为1范围，所以用于衍射的X射线波长在范围, 接近/2. 通常透射电镜的加速电压为100200kV,即电子波的波长在10-210-3nm数量级, 约为10-2rad.2)2)电子衍射操作时采用薄膜样品电子衍射操作时采用薄膜样品, ,薄膜样品的倒易薄膜样品的倒易阵点会沿样品的厚度方向延伸成杆状阵点会沿样品的厚度方向延伸成杆状, ,于是于是, ,增加增加了倒易阵点和厄瓦尔德球相交的时机了倒易阵点和厄瓦尔德球相交的时机, ,结果使略结果使略微偏离布拉格条件

5、的电子束也能发生衍射微偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射. .3)3)由于电子波的波长短由于电子波的波长短, ,采用厄瓦尔德图解时采用厄瓦尔德图解时, ,反反射球的半径很大射球的半径很大, ,在衍射角在衍射角较小的范围内较小的范围内, ,反反射球面可以近似看成一个平面射球面可以近似看成一个平面. . 可以认为可以认为, ,电子电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内截面内. .这个结果使晶体产生的衍射把戏能比较这个结果使晶体产生的衍射把戏能比较直观地反映各晶面的位向直观地反映各晶面的位向, ,便于实际结构分析便于实际结构分析. .4)4)原子对电子的散射能力远高于它对原子对电子的散射能力远高于它对XX射线的散射线的散射能力射能力( (约高出约高出4 4个数量级个数量级),),故电子衍射束的强故电子衍射束的强度较大度较大, ,摄取衍射把戏时曝光时间仅需数秒