固体表面物理化学第3讲-电子显微镜省公共课一等奖全国赛课获奖课件

/10/101《固体表面物理化学》第3讲电子显微镜第1页物体与真空或气体所组成界面称为表面。表面有着内部体相所不具备特殊物理化学性质，如催化、腐蚀、氧化、吸附、扩散等，经常首先发生在表面，甚至仅仅发生在表面。相对体相而言，表面本身含有一定组成和结构，有其特殊性和主要性，往往专门称它为“表面相”。表面分析技术主要提供及方面信息：表面化学信息，包含元素种类、含量、元素分布化学价态以及化学成键等。可用技术：

XPS、AES等表面结构信息，从宏观表面形貌、物相分布、等到微观表面原子空间排列等。可用技术：SEM、LEED、SPM等⑶表面原子态：表面原子振动状态，表面吸附(吸附能、吸附位)，表面扩散等；可用技术：EELS等⑷表面电子态：表面电荷密度分布及能量分布(DOS)，表面能级性质，表面态密度分布，价带结构，功函数。技术：UPS、STM等。固体表面分析方法第2页固体表面分析方法利用电子、光子、离子、原子等与固体表面相互作用，测量从表面散射或发射含有对应特征电子、光子、离子、原子、分子能谱、光谱、空间分布或衍射图像等，得到表面形貌、化学成份、表面电子态及表面物理化学过程等信息各种技术，统称为表面分析技术。所利用电子、光子、离子、原子能够称为表面测量中“探针”。固体表面分析技术取得了快速发展，这与高真空技术、半导体、计算机以及多相催化、材料科学等多学科发展相辅相成；这些技术能够给出固体表面形貌、组成、化学状态和电子结构等微观结构信息。第3页表面分析技术：表面信号离表面原子层多深讯号依然算是表面信号？严格来说，只有来自表面最外层原子信号才可视为表面讯号。但实际上，从表面2~3层原子取得讯号可视为表面信号，当信号逸出深度比2~3层原子深，才视为体相讯号。为何这么定义呢？理由有二：（1）表面最外2层原子排列方式与较深层原子排列方式不一样，（2）表面最外2层原子电子结构（与体相电子结构不一样。以GaAs(110)表面为例，最外层Ga和As原子重组，有弯曲现象，最外第2层Ga和As原子也有微量弯曲现象。而第三层原子大致与深层原子排列相同。

第4页材料表面生命期洁净材料表面在1x10-6Torr真空中、1秒钟会吸附一层气体分子。依此可知在1x10-10Torr真空下，材料表面在10000秒钟（约2小时50分钟）后，会吸附一层气体分子。因全部分析都需在生命期内完成，材料表面生命期越长越好。举例来说，当真空度只有1x10-9Torr时，其生命期约17分钟，普通取数据时间都比这久，1x10-9Torr真空度是不合乎试验需求。真空度单位

：通惯用托（Torr）为单位1Torr=1mmHg1atm=760Torr第5页理想表面分析技术（1）对表面单层原子、分子非常灵敏（2）能判定表面微观形貌与原子结构（3）能分析表面层元素分布与各元素化学状态；能区分元素各种同位素等（4）能判定吸附分子位置、成键方式等（5）适合用于金属、半导体、绝缘体、单晶、多晶非晶等各种样品（6）能在化学反应进行中测试等等。现已含有各种分析方式，但各种技术表面灵敏度并不相同，单一技术只好到表面某首先信息。为了对固体表面进行较全方面分析，常采取同时配置几个表面分析技术多功效装置。第6页表面分析技术及其缩写分析技术缩写探针信息扫描电镜SEM电子表面形貌透射电镜TEM电子表面原子排列低能电子衍射LEED电子表面原子排列电子能量损失谱EELS电子化学成份、元素价态等X射线光电子能谱法XPS光子化学成份、元素价态等第7页一些分析技术及其缩写紫外光电子能谱UPS光子成键信息等扫描隧道显微镜STM原子结构原子力显微镜AFM表面形貌俄歇（Auger)电子能谱AES电子表面化学信息大部分分析仪器要求在真空条件下进行,原因为：（1）保持样品表面非常清洁（以原子水平来衡量），（2）分析中要使用电子、光子、原子等作为探针来撞击样品并产生特定信号。为了取得正确表面信息，要预防探针粒子或信号粒子与样品周围环境中气体分子相碰撞。第8页第9页内容：3.1绪论-电子显微镜发展简史3.2电子光学基础3.3透射电镜结构及原理3.4

电子显微图像形成及解释3.5

电镜样品制备3透射电子显微分析技术第10页3.1绪论-电子显微镜发展简史第11页

电子显微镜研制成功，不但推进了电子光学理论发展，更带动了凝聚态物理、材料科学、生命科学等领域大踏步前进。

1949年海登莱西（Heidenreich）第一个用透射电镜观察了用电解减薄铝试样；

1956年剑桥大学卡文迪什试验室，利用电镜直接观察到位错层错等以前只能在理论上描述物理现象;今后20多年晶体缺点问题一直成为研究热点；

1970年日本学者首次用透射电镜直接观察到重金属金原子近程有序排列，实现了人类直接观察原子夙愿。

1986年，德国鲁斯卡因为在电子显微镜方面贡献，取得诺贝尔物理学奖。

电子显微镜发展简史第12页

光学显微镜和电子显微镜基本光学原理是相同，它们之间区分仅在于所使用照明源和聚焦成像方法不一样，前者是可见光照明，用玻璃透镜聚焦成像，后者用电子束照明，用一定形状静电场或磁场聚焦成像。

透射电子显微镜是利用电子波动性来观察固体材料形貌、内部缺点和直接观察原子结构仪器。尽管复杂得多，它在原理上基本模拟了光学显微镜光路设计，简单化可将其看成放大倍率高得多成像仪器。普通光学显微镜放大倍数在数十倍到一千倍。而透射电镜放大倍数在数千倍至一百万倍之间。3.12电子光学基础第13页光学显微镜不足荷兰荷兰当前光学显微镜普通能够做到放大1000倍（油镜能够做到大一些，约1400倍）第14页2、最小分辨距离计算公式：d指物镜能够分开两个点之间最短距离，称为物镜分辨本事或分辨能力；λ为入射光波长；n为透镜周围介质折射率a为物镜半孔径角（孔径角是物镜光轴上物点与物镜前透镜有效直径所形成角度）1、人们一直用光学显微镜来揭示材料微观结构，但光学显微镜分辨能力有限。称为数值孔径，用N.A表示光学显微镜不足：分辨本事第15页光在传输过程中碰到障碍物时，会偏离原来直线传输方向，并在障碍物后观察屏幕上呈光强不均匀分布，这种现象称为光衍射。

第16页(a)能够分辨(b)恰能分辨(c)不能分辨瑞利准则第17页衍射结果点光源经过透镜产生埃利斑第一暗环半径：式中n为介质折射率，λ照明光波长，α透镜孔径半角，M透镜放大倍数，说明埃利斑半径与照明光源波长成正比，与透镜数值孔径成反比．

由斑点光源衍射形成埃利斑（a）及其光强分布图（b）衍射使物体上一个点在成像时候不会是一个点，而是一个衍射光斑。假如两个衍射光斑靠得太近，它们将无法被区分开来。第18页1对于可见光波长在390~770nm之间2

N·A值普通小于1，最大只能到达1.5~1.6光学显微镜其最大分辨能力为0.2mm增大数值孔径（N·A）值是有限，处理方法是减小波长λ，寻找比可见光波长更短光线才能处理这个问题。光学显微镜分辨能力正常人眼分辨能力为0.2mm，所以普通光学显微镜有1000倍就能够了。第19页JEM－透射电子显微镜第20页

高能辐射区γ射线能量最高，起源于核能级跃迁

χ射线来自内层电子能级跃迁光学光谱区紫外光来自原子和分子外层电子能级跃迁可见光红外光来自分子振动和转动能级跃迁波谱区微波来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波来自原子核自旋能级跃迁电磁波谱：电磁辐射按波长次序排列。γ射线→X射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波波长长利用紫外线：会被物体强烈吸收X射线：没有方法使其聚焦第21页（1）1923年，德布罗意提出物质波概念，即实物粒子也一样含有波动性。1929年诺贝尔物理学奖。物质波波长：

h—Plank常数：（2）美国科学家戴维森和英国科学家汤姆逊在试验中发觉晶体对电子衍射现象，为德布罗意假设提供了可靠试验证实。（3）1932年，德国鲁斯卡研制成电子显微镜，1986年所以取得诺贝尔物理学奖。电子波第22页电子波波长：m—

电子质量：v

—

电子速度显然，v越大，λ越小。电子速度与其加速电压（E伏特）相关即而则埃即若被150伏电压加速电子，波长为1埃。若加速电压很高，需要进行相对论修正。加速电压（kV)601002005001000电子波长(Å)0.04870.0370.0250.0140.00187第23页

电子是带负电粒子，在静电场中会受到电场力作用，使运动方向发生偏转，设计静电场大小和形状可实现电子聚焦和发散。由静电场制成透镜称为静电透镜，在电子显微镜中，发射电子电子枪就是利用静电透镜。

运动电子在磁场中也会受磁场力作用产生偏折，从而到达会聚和发散，由磁场制成透镜称为磁透镜。用通电线圈产生磁场来使电子波聚焦成像装置叫电磁透镜。电磁透镜第24页

电磁透镜

静电透镜改变线圈中电流强度可很方便控制焦距和放大率；2.无击穿，供给磁透镜线圈电压为60到100伏；3.像差小。需改变很高加速电压才可改变焦距和放大率；2.静电透镜需数万伏电压，常会引发击穿；3.像差较大。磁透镜和静电透镜特点当前应用主要是电磁透镜。第25页

电磁透镜工作原理电子在电磁透镜中运动轨迹第26页

电磁透镜工作原理第27页（1）电磁透镜与光学透镜几何光学成像原理都是相同，所以对于透射电子显微成像光路，我们能够象分析可见光一样来处理。（2）与光学透镜成像原理相同，电磁透镜物距（d）、像距（l）和焦距（f）三者之间也满足以下关系式：

（3）改变激磁电流，电磁透镜焦距和放大倍数将发生对应改变。所以，电磁透镜是一个变焦距或变倍率会聚透镜，这是它有别于光学玻璃凸透镜一个特点。第28页

电磁透镜成像：

1）全部从同一点出发不一样方向电子，经透镜作用后，交于像象平面同一点，组成对应象。

2）从不一样物点出发同方向同相位电子，经透镜作用后，会聚于焦平面上一点，组成与试样相对应散射花样。

电磁透镜特点

①能使电子偏转会聚成像，不能加速电子；②总是会聚透镜；③焦距、放大倍数连续可调。第29页有极靴B（z）没有极靴无铁壳z磁感应强度分布图有极靴透镜中，极靴使得磁场被聚焦在极靴上下间隔h内，h能够非常小。在如此小区域内，磁场强度得到加强，透镜球差也大大减小，所以现在要求较高电磁透镜，极靴之间距离都非常小，比如现在高分辨电镜，其物镜极靴距离普通都因为太小，所以不允许有太大倾转角。电磁透镜结构剖面图第30页

电磁透镜也存在缺点，使得实际分辨距离远小于理论分辨距离，对电镜分辨本事起作用是球差、象散和色差。

1）球差球差是因为电磁透镜中心区域和边缘区域对电子会聚能力不一样而造成。远轴电子经过透镜是折射得比近轴电子要厉害多，以致二者不交在一点上，结果在像平面形成了一个散焦斑。电磁透镜缺点第31页α像平面1透镜物光轴球差示意图最小散焦圆斑像平面2为球差系数，最正确值是0.3mm。为孔径半角，透镜分辨本事随其增大而快速变坏。半径：第32页2）像散

磁场不对称时，就出现像散。有方向电子束折射比别方向强，如图所表示，在A平面运行电子束聚焦在Pa点，而在B平面运行电子聚焦在Pb点，依次类推。这么，圆形物点像就变成了椭圆形圆斑，其平均半径为还原到物平面为象散引发最大焦距差；

透镜磁场不对称，可能是因为极靴被污染，或极靴机械不对称性，或极靴材料各项磁导率差异引发。像散可由附加磁场电磁消象散器来校正。第33页光轴像散示意图透镜平面平面BPA物PPBfA平面A最小散焦斑非旋转对称磁场会使它在不一样方向上聚焦能力出现差异,结果使成像物点P经过透镜后不能在像平面上聚焦成一点，形成一个最小散焦斑。最大焦距差第34页3）色差

电子能量不一样，从而波长不一造成，电子透镜焦距伴随电子能量而改变，所以，能量不一样电子束将沿不一样轨迹运动。产生漫散圆斑还原到物平面，其半径为

是透镜色差系数，大致等于其焦距，是电子能量改变率。引发电子束能量改变主要有两个原因：一是电子加速电压不稳定；二是电子束照射到试样时，和试样相互作用，一部分电子发生非弹性散射，致使电子能量发生改变。第35页能量为E电子轨迹像1透镜物P光轴色差示意图能量为E-E电子轨迹像2最小散焦圆斑使用薄试样和小孔径光阑将散射角大非弹性散射电子挡掉，将有利于减小色散。第36页最新电镜技术发展发展了带有单色器、球差矫正器透射电镜，使电镜分辨率极大提升，但其价格非常昂贵。第37页电磁透镜理论分辨率在像差中，像散是能够消除；而色差对分辨率影响相对球差来说，要小得多。所以像差对分辨率影响主要来自球差。

由瑞利公式，显微镜分辨率由下式决定电镜情况下，，α很小（不超出5度），所以Sinα

≈α

所以

而因为球差造成散焦斑半径表示式为

第38页由上面两个式子能够看出来，为了提升电镜分辨率，从衍射角度来看，应该尽可能增大孔径半角，而从球差对散焦斑影响来看，应该尽可能减小孔径半角。为了使电镜含有最正确分辨率，最好使衍射斑半径和球差造成散焦斑半径相等。

将最正确孔径半角值代入球差散焦斑半径表示式即能够得到电镜理论分辨率表示式

其中A是常数，普通取A=0.65（不一样书可能会不一样）

电磁透镜理论分辨率电子透镜分辨本事比光学透镜提升了一千倍左右。第39页

电子透镜场深和焦深

电子透镜分辨本事大，场深（景深）大，焦深长。

场深是指在保持象清楚前提下，试样在物平面上下沿镜轴可移动距离，或者说试样超越物平面所允许厚度。

焦深（或焦长）是指在保持像清楚前提下，像平面沿镜轴可移动距离，或者说观察屏或摄影底版沿镜轴所允许移动距离。电子透镜所以有这种特点，是因为所用孔径角非常小缘故。这种特点在电子显微镜应用和结构设计上含有重大意义。第40页

当前大部分透射电子显微镜（简称透射电镜、TEM)分辨本事为2~3Å，加速电压为100～300kV，放大倍数50~100万倍。因为材料研究强调综合分析，电镜逐步增加了一些其它仪器附件，如扫描透射功效、X射线能谱仪、电子能量损失谱仪等相关配件，使其成为微观形貌观察、晶体结构分析和成份分析综合性仪器。3.1.3透射电镜结构及原理

透射电镜普通是电子光学系统、真空系统和电源与控制系统三大部分组成。

第41页CM12TEM加速电压：120KV点分辨率：3.4Å

晶格分辨率：2.04Å第42页JEOLTEM加速电压：200KV点分辨率：1.9Å

晶格分辨率：1.0Å最小束斑：0.5

nm

第43页TecnaiF20TEM加速电压：200KV点分辨率：2.4Å

晶格分辨率：1.0Å最小束斑：0.5nm

配置X射线能谱仪（EDX）和电子能量损失谱仪（EELS)第44页电子光学系统：电子照明系统

(电子枪，会聚镜系统）

2.试样室

3.成像放大系统4.图象统计装置第45页光源中间象物镜试样聚光镜目镜毛玻璃电子镜聚光镜试样物镜中间象投影镜观察屏摄影底板摄影底板光学显微镜和电镜光路图比较第46页1.电子光学系统电子显微镜从结构上看，和光学透镜非常类似。

1）照明系统：由电子枪、聚光镜以及对应平移、倾转和对中等调整装置组成，其作用是提供一束亮度高、照明孔径半角小、平行度好、束流稳定照明源。为了满足明场和暗场成像需要，照明束能够在5度范围内倾转。

（1）阴极：又称灯丝，普通是由0.03~0.1毫米钨丝作成V或Y形状。（2）阳极：加速从阴极发射出电子。为了安全，普通都是阳极接地，阴极带有负高压。

透射电镜普通是电子光学系统、真空系统和供电系统三大部分组成。第47页（3）栅极：会聚电子束；控制电子束电流大小，调整图像亮度。阴极、阳极和栅极决定着电子发射数目及其动能，所以，人们习惯上把它们通称为“电子枪”。

（4）聚光镜：因为电子之间斥力和阳极小孔发散作用，电子束穿过阳极小孔后，又逐步变粗，射到试样上依然过大。聚光镜就是为克服这种缺点加入，它有增强电子束密度和再一次将发散电子会聚起来作用。第48页电子枪种类电子枪可分为热阴极电子枪和场发射电子枪。（1）热阴极电子枪大多用钨和六硼化镧材料。电子枪发射原理是经过加热来使枪体发射电子。

下面是热阴级电子枪实图，其中左边是钨灯丝电子枪，右边是六硼化镧电子枪。钨灯丝电子枪特点是价格廉价，对真空系统要求不高，普通用比较传统电镜中；而六硼化镧灯丝性能要优于钨灯丝，发射效率要高很多，其电流强度大约比前者高一个量级。在现在电镜中，热阴级电子枪普通采取六硼化镧灯丝。

第49页热阴级电子枪

热电子枪由灯丝（阴极）、栅极帽、阳极组成。惯用灯丝为钨丝和LaB6。下列图为热阴级电子枪示意图。其中左图是电子枪自偏压回路示意图，右边是电子枪中等电压面示意图第50页（2）场发射电子枪场发射电子枪没有栅极，由阴极和两个阳极组成。第一个阳极主要使电子发射，第二个阳极使电子加速和会聚。场发射电子枪能够分成三种：冷场发射,热场发射、肖特基发射。场发射电子枪所选取阴极材料必须是高强度材料，以能承受高电场所加之于阴极尖端高机械应力。场发射对真空要求较高，所以普通来说其价格较昂贵。第51页热阴极发射VS场发射

热阴极发射电子枪其主要缺点是枪体发射表面比较大而且发射电流难以控制。场发射枪电子发射是经过外加电场将电子从枪尖拉出来实现。因为越尖锐处枪体电子脱出能力越大，所以只有枪尖部位才能发射电子。这么就在很大程度上缩小了发射表面。经过调整外加电压可控制发射电流和发射表面。

肖特基场发射电子枪工作温度也是1800K，它是在钨（100）单晶上镀ZrO层，从而将纯钨功函数从4.5eV除至2.8eV，从而使得电子能够很轻易以热能方式逃出针尖表面。其发射电流稳定性好，发射电流也大，而且其能量散布很小。

第52页聚光镜用来会聚电子枪射出电子束，调整照明强度、孔径半角和束斑大小。普通电镜最少采取双聚光镜，第一聚光镜普通是短焦距强励磁透镜，作用是将电子枪得到光斑尽可能缩小，第二聚光镜是长焦距弱透镜，它将第一聚光镜得到光源会聚到试样上，普通来说，该透镜对光源起放大作用。采取双聚光镜优点在于：（1）扩大了光斑尺寸改变范围，能够经过改变第一聚光镜电流，选择所需要光斑尺寸；（2）能够减小试样照射面积，降低试样温升；（3）因为第二聚光镜为弱透镜，增加了聚光镜和样品之间距离，有利于安装聚光镜光阑和束偏转线圈等附件。聚光镜第53页

（1）试样室：位于照明部分和物镜之间，它主要作用是经过试样台承载试样，移动试样。（2）物镜：电镜最关键部分，其作用是未来自试样不一样点弹性散射电子束会聚于其后焦面上，组成含有试样结构信息衍射花样；未来自试样同一点不一样方向弹性散射束会聚于其象平面上，组成与试样组织相对应显微像。透射电镜好坏，很大程度上取决于物镜好坏。

2）成像系统

成像系统主要由试样室、物镜、中间镜和投影镜及物镜光阑和选区光阑组成。它主要是将穿过试样电子束在透镜后成像或形成衍射花样，并经过物镜、中间镜和投影镜接力放大。

第54页物镜示意图和实物照片

物镜分辨率主要取决于极靴形状和加工精度。普通来说，极靴内孔和上下极靴之间距离越小，物镜分辨率越高，所以高分辨电镜可倾转角度往往比较小；现在高分辨电镜物镜放大倍数普通固定在一定倍数（如50倍），只有在聚焦时候才改变它电流。第55页（3）中间镜

中间镜是弱励磁长焦距变倍透镜，在电镜操作中，主要是经过中间镜来控制电镜总放大倍率。当放大倍数大于1时，用来深入放大物镜像，当放大倍数小于1时，用来缩小物镜像。假如把中间镜物平面和物镜像平面重合，则在荧光屏上得到一幅放大电子图像，这就是成像操作；假如把中间镜物平面和物镜背焦面重台，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这就是透射电镜电子衍射操作。在物镜像平面上有一个选区光阑，经过它能够进行选区电子衍射操作。第56页（4）投影镜

投影镜作用是把经中间镜放像(或电子衍射花样)深入放大，并投影到荧光屏上，它也是一个短焦距强磁透镜。投影镜激磁电流是固定，因为成像电子束进入投影镜时孔径角很小，所以它景深和焦长都非常大。即使电镜总放大倍数有很大改变，也不会影响图像清楚度。

当前，高性能透射电子显微镜大都采取5级透镜放大，即中间镜和投影镜各有两级。

成像模式总放大倍数：

MT=M0·MI1·MI2·MP1·MP2

第57页（a）高放大率图像（b）衍射图谱样品物镜一次像中间镜二次像投影镜

三次像（荧光屏）选区光阑背焦面第58页3）观察与统计系统

观察和统计装置包含荧光屏、摄影机（底片统计）、TV相机和慢扫描CCD。摄影用底片是一个对电子束很敏感感光材料制成，这种材料对绿光比较敏感，对红光基本不反应，所以能够在红光下换片和洗底片；TV相机是直接将光信号转变为电信号，反应速度极快，但不利于统计；慢扫描CCD是最近比较普遍使用一个统计方式，反应速度较TV相机慢，但统计十分方便。第59页

为了确保真在整个通道中只与试样发生相互作用，而不与空气分子发生碰撞，所以，整个电子通道从电子枪至摄影底板盒都必须置于真空系统之内，普通真空度为10-4~10-9Torr。二、真空系统电镜真空系统普通是由机械泵、油扩散泵、离子泵、阀门、真空测量仪和管道等部分组成。

假如真空度不够，就会出现以下问题：

1）高压加不上去

2）成像衬度变差

3）极间放电

4）使灯丝快速氧化，缩短寿命。第60页真空系统由机械泵，扩散泵，控制阀门和仪表组成，它作用是：防止电子和气体分子相遇，预防干扰减小样品污染延长灯丝寿命第61页

透射电镜需要两部分电源：一是供给电子枪高压部分，二是供给电磁透镜低压稳流部分。

电源稳定性是电镜性能好坏一个极为主要标志。所以，对供电系统主要要求是产生高稳定加速电压和各透镜激磁电流。除了上述电源部分外，还配有自动操作程序控制系统和数据处理计算机系统。三.供电系统第62页

小结：了解与ＴＥＭ相关电子光学原理了解球差、像散、色差形成及其对ＴＥＭ分辨率影响了解ＴＥＭ主要结构及功效第63页3.4电子显微图像形成及分析

光学显微镜及扫描电镜均只能观察物质表面微观形貌，它无法取得物质内部信息。透射电镜中入射电子穿透试样，与试样内部原子发生了相互作用。显然，不一样结构有不一样相互作用。这么，就能够依据透射电子图象所取得信息来了解试样内部结构。因为试样结构和相互作用复杂性，所以所取得图象也很复杂。它不象表面形貌那样直观、易懂。第64页第65页

在透射电镜中，对于不一样试样，采取不一样衍射方式时，能够观察到各种形式衍射结果。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。而且因为晶体本身结构特点也会在电子衍射花样中表达出来，会使电子衍射花样变得愈加复杂。

电镜中电子衍射第66页经典电子衍射图（a）非晶（b）单晶（c）多晶（d）会聚束斑点花样：平行入射束与单晶作用产生斑点状花样；主要用于确定晶体结构、第二相、孪晶、晶体取向关系等。会聚束花样：会聚束与单晶作用产生盘、线状花样；能够用来确定晶体试样厚度、取向、点群、空间群以及晶体缺点等第67页

在搞清楚为何会出现上面那些不一样衍射结果之前，我们应该先搞清楚电子衍射产生原理。电子衍射花样产生原理与X射线并没有本质区分，但因为电子波长非常短，使得电子衍射有其本身特点。电镜中电子衍射,其衍射几何与X射线完全相同,都遵照布拉格方程所要求衍射条件和几何关系,许多问题可用与X射线衍射相类似方法处理。电镜中电子衍射及分析

电镜中入射电子波会与周期性晶体物质发生作用，在空间一些方向上发生相干增强，而在其它方向上发生相干抵消，这种现象称为电子衍射。第68页q反射面法线qFEBAq布拉格（Bragg)公式2dsinθ=nλdd:晶面间距θ：反射角n:衍射基数，为整数相干加强–

衍射不论是入射波为电磁波还是物质波，它们衍射波都遵照着共同衍射几何和强度分布规律。第69页选区电子衍射第70页电子衍射花样指数标定

花样分析分为两类，一是结构已知，确定晶体缺点及相关数据或相关过程中取向关系；二是结构未知，利用它判定物相。指数标定是基础。

电子衍射花样依据晶体差异分为多晶电子衍射和单晶电子衍射。第71页多晶体电子衍射花样特点

多晶体电子衍射花样是由一系列不一样半径同心园环组成，是由辐照区内大量取向杂乱无章细小晶体颗粒产生，d值相同同一(hkl)晶面族所产生衍射束，组成以入射束为轴，2q为半顶角园锥面，它与摄影底板交线即为半径为R=Ll/d园环。R和1/d存在简单正比关系多晶电子衍射成像原理第72页晶面间距公式两相邻近平行晶面间垂直距离—晶面间距，用dhkl表示从原点作（hkl）晶面法线，则法线被最近（hkl）面所交截距离即是第73页多晶体电子衍射标定方法通用方法：

测量出衍射环所用半径R，可由d=Lλ/R求出d值，对照JCPDS卡片，判定物相，标出指数(hkl)。B)部分适用方法：

测R、算R2、Ri2／R12，找出最靠近整数比规律、依据消光规律确定晶体结构类型、写出衍射环指数(hkl)，算出a。第74页

单晶体电子衍射花样花样特征规则排列衍射斑点。它是过倒易点阵原点一个二维倒易面放大像。大量强度不等衍射斑点。有些并不准确落在Ewald球面上仍能发生衍射，只是斑点强度较弱。单晶电子衍射花样分析任务：确定花样中斑点指数及其晶带轴方向[UVW]，并确定样品点阵类型和位向。第75页晶面夹角公式设有晶面（h1k1l1）和晶面（h2k2l2），则二晶面夹角φ以以下公式计算立方晶系：六方晶系：第76页(1)通用方法(偿试－校核法)：

a)量出透射斑到两个最近邻衍射斑长度，利用相机常数算出与各衍射斑对应晶面间距，与标准d值（查JCPDS卡片）比较，确定其可能晶面指数；

b)

首先确定矢径最小衍射斑晶面指数，然后用尝试方法选择矢径次小衍射斑晶面指数，两个晶面之间夹角应该自恰；

c)然后用两个矢径相加减，得到其它衍射斑晶面指数，看它们晶面间距和彼此之间夹角是否自恰。

d)由衍射花样中任意两个不共线晶面叉乘，即可得出衍射花样晶带轴指数。单晶电子衍射花样分析R1R2R3第77页JCPDS卡片示例第78页(2)查表法（R比值法