·高能电子衍射分析(HEED)入射电子能量1020okeV 透射电子显微镜(TEM) 可实现样品选定区域的电子衍射分析 实现微区样品结构分析与形貌观察相对应 ·低能电子衍射分析(LEED)入射电子能量10-10o0ev ·样品表面1~5个原子层的结构信息；是晶体表面结构分析的重 要方法，应用于表面吸附、腐蚀、催化、外延生长、表面处理 等领域 ·衍射线方向由二维劳埃方程描述 ·反射式高能电子衍射分析(RHEED) ·以高能电子照射较厚固体样品来研究分析其表面结构 为获得表面信息，入射电子采用掠射方式(<5)照射样品表 面，使弹性散射发生在样品的近表面层
• 高能电子衍射分析（HEED）入射电子能量10~200keV 透射电子显微镜（TEM）—— 可实现样品选定区域的电子衍射分析 实现微区样品结构分析与形貌观察相对应 • 低能电子衍射分析（LEED）入射电子能量10~1000eV • 样品表面1~5个原子层的结构信息；是晶体表面结构分析的重 要方法，应用于表面吸附、腐蚀、催化、外延生长、表面处理 等领域 • 衍射线方向由二维劳埃方程描述 • 反射式高能电子衍射分析（RHEED） • 以高能电子照射较厚固体样品来研究分析其表面结构 • 为获得表面信息，入射电子采用掠射方式（<5 。 ）照射样品表 面，使弹性散射发生在样品的近表面层
X射线衍射与电子衍射(TEM上)分析方法的比较 衍射分析方法 X射线衍射 电子衍射(TEM上) 源信号 X射线（八，10-1nm数量级） 电子束（八，10-3nm数量级） 技术基础 X射线被样品中各原子核 电子束被样品中各原子核 外电子弹性散射的相长 弹性散射的相长干涉 干涉 样品 固体 薄膜 辐射深度 几~几十m <1um 辐射对样品作用体积 约0.1-0.5mm 约1Wm3 衍射角(28) 0°~180 0°-3° 衍射方向的描述 布拉格方程 布拉格方程 结构因子概念与 相同 相同 消光规律 晶体取向测定准确度 约士5°单晶电子衍射花样 优于0.1°菊池花样
衍射分析方法 Ｘ射线衍射 电子衍射(TEM上） 源信号 X射线(λ,10-1nm 数量级) 电子束(λ,10-3 nm数量级) 技术基础 X射线被样品中各原子核 外电子弹性散射的相长 干涉 电子束被样品中各原子核 弹性散射的相长干涉 样品 固体 薄膜 辐射深度 几~几十μm <1 μm 辐射对样品作用体积 约0.1~0.5m m3 约1μm3 衍射角(2θ ) 0 。 ~180 。 0 。 ~3 。 衍射方向的描述 布拉格方程 布拉格方程 结构因子概念与 消光规律 相同 相同 晶体取向测定准确度 <1 。 约± 5。 单晶电子衍射花样 优于0.1。 菊池花样 X射线衍射与电子衍射(TEM上)分析方法的比较
第三节光谱分析方法概述 0 光谱分析是基于电磁辐射与材料相互作用产生的 特征光谱谱长与强度进行材料分析的方法。 。 光谱分析方法的技术基础是电磁辐射与材料相互 作用而产生的辐射的吸收、发射、散射等。 ·光谱分析方法包括： 吸收光谱分析法 发射光谱分析法 散射光谱（拉曼散射谱）分析法
第三节 光谱分析方法概述 • 光谱分析是基于电磁辐射与材料相互作用产生的 特征光谱谱长与强度进行材料分析的方法。 • 光谱分析方法的技术基础是电磁辐射与材料相互 作用而产生的辐射的吸收、发射、散射等。 • 光谱分析方法包括： 吸收光谱分析法 发射光谱分析法 散射光谱（拉曼散射谱）分析法
一、辐射的吸收与吸收光谱 辐射的吸收是指辐射通过物质时，其中某些频率的辐射 被组成物质的粒子（原子、离子或分子等）选择性地吸 收从而使辐射强度减弱的现象。 ·辐射吸收的实质在于辐射使物质粒子发生由低能级（一 般为基态)向高能级（激发态）的能级跃迁。被选择性 吸收的辐射光子能量应为跃迁后与跃迁前两个能级间的 能量差，即 m=△E=E2- ·辐射被吸收程度（吸光度）对或λ的分布称为吸收光谱 不同物质粒子的能态（能级结构、能量大小）各不相同，故 对辐射的吸收也不相同，从而具有表明各自特征的不同 吸收光遭
一、辐射的吸收与吸收光谱 • 辐射的吸收是指辐射通过物质时，其中某些频率的辐射 被组成物质的粒子（原子、离子或分子等）选择性地吸 收从而使辐射强度减弱的现象。 • 辐射吸收的实质在于辐射使物质粒子发生由低能级（一 般为基态）向高能级（激发态）的能级跃迁。被选择性 吸收的辐射光子能量应为跃迁后与跃迁前两个能级间的 能量差，即 • 辐射被吸收程度(吸光度)对ν或λ的分布称为吸收光谱. 不同物质粒子的能态(能级结构、能量大小)各不相同,故 对辐射的吸收也不相同，从而具有表明各自特征的不同 吸收光谱。 hv = E = E2 −E1
二、辐射的发射与发射光谱 。 辐射的发射是指物质吸收能量后产生电磁辐射的现象。 辐射发射的实质在于辐射跃迁.发射的电磁辐射的频率： △EE2-E1 h h 。 辐射发射的前提是使物质吸收能量即激发 非电磁辐射激发（非光激发）「热激发·热运动的粒子（电弧、火焰） 激发 电激发一电子 电磁辐射激发（光激发）-光致发光 激发源一一次光子；受激后辐射发射一二次光子、荧光、磷光 ·物质粒子发射辐射的强度（能量）对V或λ的分布称为发射光谱：光 致发光者，则称为荧光或磷光光谱. 不同物质粒子具有各自的特征发射光谱
• 辐射的发射是指物质吸收能量后产生电磁辐射的现象。 • 辐射发射的实质在于辐射跃迁.发射的电磁辐射的频率: • 辐射发射的前提是使物质吸收能量即激发. 非电磁辐射激发(非光激发) 热激发 - 热运动的粒子(电弧、火焰) 激发 电激发 – 电子 电磁辐射激发(光激发) – 光致发光 激发源—— 一次光子; 受激后辐射发射——二次光子、荧光、磷光 • 物质粒子发射辐射的强度(能量)对ν或λ的分布称为发射光谱;光 致发光者,则称为荧光或磷光光谱. 不同物质粒子具有各自的特征发射光谱。 h E E h E 2 − 1 = = 二、辐射的发射与发射光谱