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1、透射电镜的像衬度,透射电子显微像的衬度有三种,衬度:荧光屏或照相底板上图像的明暗 程度.又叫黑白反差,或叫对比度.,质厚衬度 衍射衬度 相位衬度,试样各部分质量与厚度不同造成的显微像上的明暗差别叫质厚衬度。,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:1.试样原子对入射电子的散射 2.小孔径角成象。,一.质厚衬度原理,小孔径角成像,把散射角大于的电子挡掉，只允许散射角小于的电子通过物镜光阑参与成象。,二、衍射衬度,样品微区晶体取向或者晶体结构不同，满足布拉格衍射条件的程度不同，使得在样品下表面形成一个随位置不同而变化的衍射振幅分布，所以像的强度随衍射条件的不同发生相应的变化，称为衍射
2、衬度。,衍射衬度对晶体结构和取向十分敏感，当样品中存在有晶体缺陷时，该处相对于周围完整晶体发生了微小的取向变化，导致缺陷处和周围完整晶体有不同的衍射条件，形成不同的衬度，将缺陷显示出来。这个特点在研究晶体内部缺陷时很有用.所以广泛地用于晶体结构研究。晶体样品，薄膜样品（金属，陶瓷）的衬度来源于衍射衬度。,衍射衬度的形成,衍射衬度,衍射衬度通常是单束成像衬度.成像时用透射束或者用衍射束.,图中用透射束成像,明场像和中心暗场像,透射束,衍射束,衍射束,像面,从衍射图上看衍射束,明场像 中心暗场像,明场像、暗场像、中心暗场像,明场像:用透射束成像.暗场像:用单束衍射束成像中心暗场像:用束倾斜装置把衍
3、射束调到主轴上成像.使成像的衍射束通过电镜中轴，以减小球差，获得较高质量的图象。,TiNbSn合金孪晶马氏体,位错的明场像和暗场像,奥氏体不锈钢中孪晶,除透射束外，还同时让一束或多束的衍射束参与成象。由于各束的相位相干作用而得到晶格（条纹）像或晶体结构（原子）像。用来成象的衍射束（透射束可视为零级衍射束）愈多，得到的晶体结构细节愈丰富。,三、相位衬度,相位衬度光路图,衍射衬度(振幅衬度),1.电子束通过试样，相位受到晶体势场的调制，在试样下表面处得到带有晶体结构信息的物面波0(r).,2.物面波0(r)经过物镜的作用，在后焦面上得到衍射束，用衍射波函数Q(g)表示。物镜好象起了频谱分析器的作用
4、，把物面波中的透射波和各级衍射波分开来。从数学上讲，物镜对0(r)进行了一次富氏变换。记作Q(g)=F0(r),相位衬度原理,3.透射束与衍射束相互干涉后，在像面上成像得到与所选衍射束相对应的晶格条纹像。这个过程，可理解为Q(g)乘上相位因子exp(-iX(g)后的富氏逆变换,其结果是衍射波还原成放大了的物面波，即像面波(r)。,相位衬度原理,高分辨晶格像成像全过程,包含了两次富氏变换.第一次，物镜将物面波分解成各级衍射波，在物镜后焦面上得到衍射谱。第二次各级衍射波相互干涉，重新组合，得到保留原有相位关系的像面波，在像平面处得到晶格条纹像。,物面波函数 衍射波函数 像面波函数,相位衬度像的种类
5、,原子像：像点与原子柱的投影对应，可以用原子分布进行解释。结构像：像点与原子团或原子围成的通道对应，可以用结构进行直接解释。晶格条纹像：像点与晶面间距对应，与原子排列无关。高分辨像：分辨率很高的像。,Al-Mn合金中韧位错,Al合金中的析出相,共格析出相,成像模式的相互关系,当电子束通过样品后，可以人为地选择不同的成像方式，得到不同衬度的电子显微像，它们反映了样品晶体结构的不同方面。这些成像衬度方式相辅相成，互为补充，在不同层次和尺度上提供了晶体结构的信息，通过这些成像模式的选择达到研究晶体结构和晶体缺陷的目的。,电子显微镜成像原理,Abbe成像原理,Cu/Cr合金衍射衬度像,Cu/Cr合金晶
6、格条纹像,电子衍射要点小结,电子衍射原理，布拉格方程，爱瓦尔德图解，倒易点阵，结构消光规律，电子衍射基本公式，晶带定理，衍射花样的标定，相机常数的确定,布拉格方程,d 为衍射晶面间距。为入射电子束的波长。为入射束与衍射晶面之间的夹角。n为衍射级数（n=0,1,2,3），当 n0就是透射束，与入射束平行。,二.埃瓦尔德图解：,衍射晶面,入射束,衍射束,把布拉格方程变形为Sin=(1/d)/(2/),倒易矢量g的重要性质：,1ghkl垂直于（hkl）晶面。平行与（hkl）晶面的 法线N（hkl）.2ghkl的长度为（hkl）晶面间距的倒数。g=1/dhkl3ghkl矢量端点的坐标就是与正空间对应的
7、衍射晶面的指数。倒易点阵中一个点代表着正空间中的一组平行晶面,R：照相底板上中心斑点到衍射斑点的距离。d：衍射晶面间距。L：样品到底板的距离。通常叫相机长度。:入射电子波长。,单位：mm mm 或者 mm nm mm nm,四.电子衍射基本公式,相机常数 K,令 KL，则 dK/R K 为相机常数，单位：mm.已知相机常数K，就可根据底板上测得的R值算出衍射晶面d值，同时根据R的方位，可知道衍射晶面的位置（R 垂直与衍射晶面）。,衍射束的强度I(hkl)和结构因素F(hkl）有关，即 I(hkl)F(hkl）2 F(hkl）表示晶体中单位晶胞内所有原子的散射波在（hkl）晶面衍射束方向上的振幅
8、之和。,五.结构消光规律,F(hkl）0 叫结构消光,共轭复数公式,结构消光规律在进行电子衍射分析时非常重要的，晶体结构不同，消光规律不同。,四种基本点阵的消光规律,六.零层倒易面与电子衍射花样,零层倒易面：通过倒易原点且垂直于某一晶带轴的二维倒易平面。倒易原点是入射电子束通过埃瓦尔德球心和球面相交的那一点。,电子衍射花样：零层倒易面的放大像，它们之间相差放大倍数K，K=L,单晶体的衍射,电子衍射基本公式晶带定律描述了晶带轴指数uvw与该晶带内所有晶面指数（hkl）之间的关系。晶带定律,例3.强拉拔Cu-Cr合金,k=20.08mmAo,Ri101010 17,di2.082.082.08 1
9、.18,hkl011011011112,60o,Cr的晶面间距表,Cu的晶面间距表,Ri10101115.5,di2.082.081.82 1.29,hkl111111200220,70o,电子衍射课堂练习,1.相邻原子面层的散射波其干涉加强的条件是什么？2.布拉格方程有哪两个方面的应用？3.倒易矢量g与衍射晶面之间有什么关系？何谓晶带定律？4.倒易矢量g的重要性质有哪些？5.电子衍射基本公式的内容是什么？,某体心立方晶体的电子衍射花样为正六边形。测得基本特征平行四边形的R1R2 R3 12.0mm，R420.8mm 已知相机常数为21.5mmAo.,问题：1.标定衍射花样 2.计算出该物质的
10、晶胞参数。,6.,7.从Al的多晶电子衍射环上测得各环的半径分别为 R14.5mm；R25.25mm；R37.25mm；R48.5mm 求相机常数K。,例1.18Cr2Ni4W经880淬火后在透射电镜下摄得的选区电子衍射花样分别如图所示，K=2.008mmnm。试进行指数标定（写出步骤以及计算过程）。,R1=10.2mm,R1=10.0mm,R2=10.2mm R2=10.0mm,R3=14.4mm,R3=16.8mm,R1和R2间夹角为90 R1和R2间夹角为70,-111,111,022,000,复合斑点,111,111,022,000,110,020,例2.Mg2SiO4,Ri4.38.88.8 10.5,di52.442.442.05,di0.50.2440.244 0.205,hkl020112112132,-11-2,正交晶系,020,-1-1-2,
