中科大透射电子显微术课件05衍衬象的原理及理论

结构――物镜后焦面上的信息衍射斑点

TEM特点形貌――物镜象面上的信息

衍衬象

衍衬象:象的明暗对比度

衬度Chapter5.衍衬象的原理及理论

定性

定量

质厚衬度(复型样品)

三类衍射衬度(薄晶体的衍衬象)

相位衬度（HRTEM〕1、质厚衬度

1）定义：

样品各部分的质量和厚度不同引起的衬度一、

衬度的类型质厚衬度示意图

2）

衬度的表征

G＝

相邻区域的相对强度差，G>5%,才能分辨

2、相位衬度

多束成象衬度（HRTEM），衬度来源于透射束与衍射束或衍射束与衍射束之间的相位变化

3、衍射衬度(衍衬象)

满足Bragg条件不一样(S)1.定义：由于试样各部分试样厚度(t)不一样消光距离(

g)不一样的综合效应所引起的I0,Ig相对强度的变化

S2、

影响衬度的三个因素t

g1）S矢量的影响在不考虑吸收的情况下：I入＝I0＋Ig，即：I0与Ig

是互补的。

S矢量大小影响I0，Ig

的比例从而引起衬度的变化。说明：

S＝0,I入＝Ig,I0=0

以I0成象，象是暗区。相反，以Ig

成象，象是亮区。

S0，I入＝I0＋Ig

S

Ig

I0

,以I0

成象，S

象变亮

位错的象偏离了真实位置。注意位错象是相变区的整体表现，象比物宽得多。象不是真正的物，象只表示物的存在。

例子：位错像的形成

2〕t的影响

质厚衬度t影响衬度的两个原因样品厚度影响发生弹性散射的次数和非弹性散射的几率。

3)

消光距离

g对衬度的影响

什么是消光距离在不考虑吸收的情况下：I入＝I0＋Ig，I0、Ig

在试样的深度方向上是作周期性振荡，振荡之周期就称之为消光距离.

消光距离示意图表：一些晶体结构的不同晶面对应的g

g是晶体的特征值，不同的晶体结构及不同的晶面具有不同的g

g

的表示式

g

=

二、

衍衬象的运动学理论

1.运动学的基本条件

2.运动学中理想晶体的Ig

计算

3.运动学条件下缺陷晶体Ig

的计算

运动学不考虑I0、Ig

的相互作用1.

运动学与动力学的区别动力学则考虑I0、Ig

的相互作用

入射波在试样中只受一次散射2.

两个基本假设

Ig

相对于I0

很小（弱束衍射）

薄晶体(t很小)3.

创造两个条件

S很大I0和Ig不能相互作用

双光束近似：一个强透射束和一个强衍射束4.

引入两个近似晶柱近似：只计算晶柱内原子对强度的贡献1.在晶体中取小晶柱

I0I入（I入＝I0＋Ig）

Ig

求Ig,Ig

|

g|2

求g

2.计算思路：分三步，dg

g

Ig）

1)

计算dz

单元对g的贡献：dg2）计算

g3）计算Ig

3.

讨论

1)

S不变（晶体位向不变），Ig

f(t)

t=0,1/s,2/s……Ig=0

t=1/2s,3/2s……Ig=max

即：t每经历一个1/s深度，Ig

达到一个极大，一个极小。

S不变时，Ig

随t的变化引起等厚条纹

Fig.4.8等厚条纹的形成原理

s每经历一个

1/t

变化，Ig

达到一个极大，一个极小，但Ig随s增加不断衰减。t不变时，Ig

随

S的变化引起等倾条纹。

2)

t不变，Ig

f(s)

(Ig

随晶体位向变化)

S=1/t,

2/t,……,

Ig=0

S=1/2t,

3/2t,….,

Ig=max

Fig.5.9等倾条纹的形成原理

返回1.基本思路

缺陷

晶体形变

附加S矢量缺陷区衬度变化

2.计算

处理方法晶柱近似

缺陷使晶柱发生形变，引入偏离矢量R三

.运动学条件下缺陷晶体Ig

的计算g

因此dz

单元的坐标，r

r´,

即：r´

＝r+R1)dz

单元对应的d

2)

计算g

3.缺陷晶体的

g

与完整晶体g的比较

缺陷晶体

完整晶体

可见g

比g

多了一项exp(-2ig

R)

附加相位因子

gR

附加偏离参量

S，

2ig

R

附加相位角

4.讨论

1）缺陷晶体与理想晶体的比较

g

比g

多了一项exp(-2ig

R)

附加相位因子

gR

决定缺陷的衬度

2)

当gR＝0(此时gR,即R位于衍射面上)或gR＝n(整数)

则exp(-2igR)＝1，g与g完全一样，缺陷不可见。

定义gR＝n为缺陷不可见判据

3）

通过倾转试样，使R位于衍射面上

此时gR,即gR＝0，这一条件用于计算位错的柏氏矢量小结

质厚衬度1．衬度类型衍射衬度相位衬度

S2．影响衬度的三要素

gt

两个假设

3.运动学原理两个条件两个近似