表Ⅰ-2六角点阵 表1-3四角点阵 448 表-4正交点阵 ,4449 表I-5三角点阵(菱形点阵 ∴450 表Ⅰ-6单斜点阵,,,,,,,,,…,…,…451 表l-7三斜点阵, 452 附录Ⅱ电子波长及质量修正因子等参数,,… 附录Ⅲ电子的原子散射振幅 表Ⅲ一]电子的原子散射振幅(自洽场计算) ,,458 表Ⅳ-2原了序数20~I0的平均原子散射振幅(托马斯-费米 狄拉克模型) 附录Ⅳ立方晶系晶面(晶向)角表 464 X
第一章 电子衍射原理及其分析方法2 本章介绍电子衍射的基本原理及各种类型电子衍射谱的分析 方法,可作为学习衍衬理论和分析技术的准备。 透射电子象,包括衍衬象、晶格象和原子结构象,其衬度形 成机制,从根本上讲,都是一种衍射现象。因此,分析透射电子 象,离不开分析电子衍射谱。不能正确解释电子衍射谱,就不可 能正确解释透射电子象 1.1电子衍射原理简介 1.1.1电子和物质的交互作用 电子衍射是电子和试样中物质原子相互作用过程中产生的 种重要现象。衍射图象是电子和物质交互作用产生的重要信息之 一。从中可以得到关于物质结构(晶体结构、晶体完整性等)的直 接资料。图1-1是电子和物质相可作用产生各种信息的示意图, 从中可以看出,这些信息几乎已全部被人们所利用,制成了相应 的结构分析仪器。合理地综合运用这些手段,可以使我们对物质 微观结构获得全面的∫解。这些仪器在应用范围上各有侧重,所 能达到的分辨率也是不同的
电子探针|k 针践 人射 扫描 次屯子 衍射义 射线 电了d微镜 射电于 极发光 世歇电f 饭收电子 射电 行射地子 电于显微 tr1:人 图1-1电和物质相互作月产生的信息 在透射电子象中,有一种衬度形成机制:质厚衬度、衍射衬 度(简称衍材}和相位衬度。 复型和非晶态物质试样的衬度是质厚衬度,质厚衬度的基础 是煩f对电子的散射和小孔径角成象。 散射有两种:弹性散射和非弹性散射。电子和物质原子相互 作用,改变电子原来运动方问,这个现象称为散射。若只改变方 向,能量改变很少以致可以忽略,这种散射称为弹性散射,电子 和原子核相互作用发生的散射属此。若除改变方向外,还有能量 交换,称为非弹性散射,如电子与核外电子相互作用产生的散 射
1.质厚付度不考虑原子间的交互作用,每单位体积样品的 散射截面为 Q=Nσ 式中GA为原子散射截面,N为单位体积样品中包含的原子个数, 可表示为 N=N-P A NA为阿伏加德罗常数,p为密度,A为原子量。于是有 2=NAA 电子束通过dt的散射几率应是 edI=N(A 设n个电子有如个被散射,则散射几率为dnm。故有 dn 2 dr 式中n0是试样表面处(t=0)的入射电子总数,t是试样厚度 由上式可得 n Qr 0 n=no exp(-ot 电子的电荷为e,可见成象电子束强度为
I=ne=n e exp (-ot) Io exp NAPCA T A 由(1-2)式知明场象强度不仅和试样厚度有关,而且和原 子性质有关。因此,试样对电子束的散射,不仅要考虑试样的几 何厚度,还要考虑此厚度内含有何种物质。为此,引入一并考虑 这两个因素的概念:“质量厚度,单位是g/cm2。在讨论试样上 相邻两部分对电子的散射作用时,除考虑两部分晶体的几何厚度 差异外,还要注意两部分晶体所含原子在周期表中的位置。同样 几何厚度,含重原子者散射作用强,相应的明场象暗,反之,由 轻原子组成的区域,散射作用弱,相应的明场象亮。 为增加复型试样电子象的衬度,常采用重金属(铬、钯、铂 等)投影的方法,即是利用这些元素散射能力大于复型材料这 特点,提高相邻部分的对比度,加强了立体感。 2.衍射树度金属薄膜晶体试样,利用透射束或某…-衍射束 成明场象或暗场象。这种衬度是由于晶体各部分相对于入射电子 束的取向不同或它们彼此属于不同结构的晶体,因而满足布拉格 条件的程度不同所造成的。形成这种衬度的基础是衍射,故称衍 射村度,简称衍衬 衍射衬度对试样取向十分敏感。在某一取向下未能看到的结 构细节,当改变试样的倾斜度即改变取向时,就有可能显示该细 节的衬度。这个特点使得行衬技术成为研究晶体内部结构的有力 手段。一个旋转倾斜自如的倾斜试样台对衍衬试验是必不可少 的 3.相位衬度如果除透射束外还同时让一束或多束衍射束参 加成象,就会由J各束的相位相干作用而得到晶格(条纹)象或