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1、1,第十一章 晶体薄膜衍衬成像分析,2,11-1 概 述（2）,薄晶电子显微分析：60年代以来：因高性能电子显微镜、薄晶样品制备方法及电子衍射理论的发展，晶体薄膜电子显微分析已成为材料微观组织、结构不可缺少的基本手段。90年代透射电镜，用于观察薄晶样，其晶格分辨率已达 0.1nm，点分辨率为0.14nm。薄晶电子显微分析：能直接清晰观察内部精细结构，发挥电镜高分辨率的特长；还可结合电子衍射，获得晶体结构（点阵类型、位向关系、晶体缺陷组态和其它亚结构等）有关信息。,3,11-1 概 述（3）,若配备加热、冷却、拉伸等特殊样品台，还能在高分辨下进行材料薄膜的原位动态分析，用于研究材料相变和形变机理
2、，揭示其微观组织、结构和性能之间的内在关系。迄今为止，只有利用薄膜透射技术，方能在同一台仪器上同时对材料的微观组织和结构进行同位分析。,4,第 三 节 衍 衬 成 像 原 理,5,质厚衬度,非晶态样品：依据“质量厚度衬度”的原理成像。,利用非晶样品不同区域厚度 t 或密度或成分 Z 差别，使进入物镜光阑并聚焦于像平面的散射电子强度不同，而产生图像反差。,6,衍射衬度成像原理（1）,晶体薄膜样品：厚度 t 均匀，平均原子序数 Z 也无差别，“质厚衬度”不能获得满意的图像反差。“衍射衬度成像”原理：取决于：入射束与试样内各晶面相对位向不同所导致的衍射强度差异。当电子束穿过金属薄膜时，严格满足布拉格
3、条件的晶面，产生强衍射束；不严格满足布拉格条件的晶面，产生弱衍射束；不满足布拉格条件的晶面，不产生衍射束。,7,入射束强度为 I0，衍射束强度为Ihkl，若吸收不计，则透射束强度为（I0-Ihkl）。,若只让透射束通过物镜光阑成像，就会因试样内各晶面产生衍射与否、衍射强弱，使透射束强度不一，而在荧光屏上形成衍射衬度。,8,衍射衬度成像原理（2）,以单相多晶体薄膜样品为例。设：薄晶内两晶粒 A 和 B，其唯一差别在于晶体学位向不同。,衍衬成像原理,A 晶粒：所有晶面的取向均与布拉格条件存在较大偏差，不出现任何强衍射斑点，而只有中心透射斑点，B晶粒：只有某（hkl）晶面位向精确满足B角，衍射强度I
4、hkl高，即B晶粒位向满足“双光束条件”则B晶粒：透射束强度 IB。,9,衍射衬度成像原理（5）,在TEM的物镜背焦面上，加进一个小尺寸的物镜光阑。,物镜光阑作用：把 B晶粒（h k l）衍射束挡掉，而只让透射束（000）通过光阑孔成像，即成一幅放大像。图像衬度：A晶粒较亮B晶粒较暗、。B晶粒像衬度：（以IA为背景）,10,衍射衬度成像原理（6）,衍射衬度：由于样品中不同位向晶体的衍射条件位向不同而造成的衬度差别叫“衍射衬度”。,图11-3 衍衬成像原理明场像,透射束,衍射束,1、明场像（BF）：让透射束（000）通过物镜光阑，而把衍射束（hkl）挡掉得到图像衬度的方法，称明场成像。所得到的像
5、叫明场像。,11,衍射衬度成像原理（7）,衍射束,透射束,因此为以离轴光线成像，故图像质量不高，有严重像差。故常以另一方式产生暗场像：中心暗场（CDF）成像法。,2、暗场（DF）像：移动物镜光阑位置，使光阑孔套住（hkl）斑点，只让衍射束 Ihkl 通过成像，而把透射束（000）挡掉，所成的衍衬图像即为暗场（DF）像。,12,衍射衬度成像原理（8）,透射束,衍射束,衍射束,A晶粒：IA0，像较暗；B晶粒：IBIhkl；像较亮；图像衬度恰好与明场像相反。,3.中心暗场（CDF）成像方法：把入射束倾斜2角度，使B晶粒（hkl）晶面组处于强烈衍射位向，而物镜光阑仍在光轴上，仅B晶粒的衍射束通过光阑孔
6、，而透射束（000）被挡掉。,13,明场像和暗场像,明场像 暗场像,14,15,明、暗场像实例,图a、c钢中奥氏体在011晶带轴下的电子衍射花样；图b光阑直接套住透射斑成像明场像，图d不倾转光路，直接用光阑套住衍射花样中的一个200衍射斑成像普通暗场像。,暗场像：与衍射花样对应的晶粒是变亮的部分。其中两晶粒同时变亮，表明位向比较接近。注意：在明、暗场像操作时，若无特意倾转样品到双光束条件，则其明、暗场像的衬度并不完全互补。,16,铝合金中位错分布形态的衍衬像（明场像、暗场像）,17,衍射衬度成像原理（9）,上述说明：1.晶体衍衬成像：起决定作用的是晶体对电子的衍射；即某一符合衍射条件的（hkl
7、）晶面组强烈衍射起关键作用，决定了图像衬度。2.暗场下像点亮度：为样品上相应物点在某方向上衍射强度。3.暗场像衬度与明场像互补，且暗场像衬度高于明场像。在金属薄膜分析中，暗场成像是一种十分有用的技术。4.衍衬图像：反映衍射强度的差别，故必反映样品内不同部位晶体学特征。,18,衍射衬度成像原理（10）,薄晶衍射衬度成像，电镜须具备的基本操作条件：1.须有一个孔径足够小物镜光阑（2030m）。2.样品台须在适当角度范围内任意倾斜：以便利用晶体位向的变化选择适于成像的入射条件（双光束条件可获好衬度）。3.应有选区衍射装置：以便随时观察和记录衍射花样，选择用以成像的衍射束（透射束）。4.须有可倾斜照明
8、系统，目前采用电磁偏转系统来实现。,19,第四节 消 光 距 离,20,X射线衍射与电子衍射比较,X射线衍射：衍射强度较弱。由晶体内原子核外电子（内层）对X射线弹性相干散射的结果。因散射强度与散射粒子质量m平方成反比。电子衍射：衍射强度大，与透射束相当。由晶体内原子（原子核）对入射电子波弹性相干散射结果。故电子衍射很强，远大于对X射线衍射（约为104倍）。故应考虑：衍射束与透射束间的相互作用关系，即动力学关系。,21,消光距离（1）,晶体中透射波和衍射波间相互作用。,在双光束条件下，晶体某（hkl）晶面处于衍射位向，入射波只激发成透射波和（hkl）晶面衍射波。入射波矢量为k、衍射波矢量为k。,
9、近表面：参与散射原子数量少，衍射强度很小；即OA阶段.随向晶体内深度传播，透射波强度，衍射波的强度。,22,消光距离（2）,A位置：电子波到一定深度，有足够的原子参与散射，透射强度（波振幅o）为零，衍射（波振幅g）最大。,衍射波,透射波,电子波在晶体内深度方向上的传播,振幅变化,强度变化,23,消光距离（3）,3.A位置后，因衍射波与该晶面成布拉格角，将作为新入射波激发同一晶面二次衍射，其方向恰与透射波方向相同。,衍射波,透射波,振幅变化,强度变化,电子波在晶体内深度方向上的传播,24,消光距离（4）,4.AB阶段：能量转移过程与OA阶段的相反方式被重复。透射波强度 Io，衍射波强度 Ig。B
10、点：Ig 0（消光）。,衍射波,透射波,振幅变化,强度变化,电子波在晶体内深度方向上的传播,25,消光距离（4）,6.消光距离：记作g，透射波与衍射波强烈动力学相互作用结果，使强度 I o 和 I g 在晶体深度方向发生周期性振荡。振荡深度周期叫做消光距离g；,所谓“消光”：指尽管满足衍射条件，但因动力学互相作用而在晶体内一定深处，衍射波 的强度实际为零的现象。,26,消光距离（5）,理论推导结果表明：消光距离，记作g：,d晶面间距；,n原子面上单位面积内所含晶胞数。1/n 就是一个晶胞所占有的面积，,布拉格角；,Fg结构因子。,晶胞的体积Vc,27,几种晶体的消光距离,同一晶体，不同晶面的衍
11、射波被激发时，有不同g值。,几种晶体的消光距离gnm值-加速电压为100 KV,28,消光距离随加速电压的变化,对确定入射电子波长（或加速电压），消光距离是晶体样品的一种物理属性。,消光距离随加速电压的变化,29,第五节 衍衬运动学简介,30,衍衬运动学简介,衬度：指像平面上各像点强度（亮度）差别。TEM中衍射衬度图像：入射电子束透过薄晶样后，样品内各部位透射电子束（衍射束）强度差别在像平面上的反映。,31,衍射衬度图像的解释：需考虑晶体的成分、结构、厚度、位向、相组成及缺陷等。对衍射强度的影响，即“衍射衬度理论”的任务。,32,衍衬运动学简介,衍衬理论所要处理的问题：分析入射电子波在晶体内受
12、散射过程，计算样品底面对应于各物点处的透射束和衍射束的波振幅、强度分布，这即求出了衍衬图像的衬度分布。揭示晶体中某一特定结构细节的图像衬度特征；反过来，把实际观察到的衍衬图像与一定的结构特征联系起来，加以分析和判断。,33,衍衬运动学简介,薄晶电子衍射衬度图像解释：按是否考虑晶体内透射束及衍射束间的相互作用可分为：衍衬运动学和衍衬动力学理论。,衍衬运动学理论：不考虑透射波与衍射波间的相互作用。认为：电子束进入样品后，随深度增大，透射束不断减弱，而衍射束不断加强。它是一种相当近似的理论。衍衬运动学理论：简单明了，物理模型直观。可定性解释 TEM 中大多数衍衬现象及衍衬图像的形成原因。,34,衍衬
13、运动学简介,衍衬动力学理论：考虑透射波与衍射波间的相互作用。认为：随电子束深入，透射束和衍射束强度是交替变化的。,因衍射束易发生再次衍射（动力学衍射），使得衍射束强度分析和计算较复杂。电子衍射强度不能用于结构分析。衍衬动力学理论：可较严密分析与计算电子衍射束强度，比运动学理论能更准确地解释薄晶衍衬效应。但其数学推导繁琐，物理模型抽象。,35,一、衍衬运动学理论的基本假设,36,一、衍衬运动学理论的基本假设（1）,一、运动学理论有两个基本假设及实现的途径：不考虑衍射束和入射束间相互作用：（两者间无能量交换）当衍射束强度入射束强度时，此条件可满足。实现途径：使晶体处较大偏离B位向（S大），以避免产
14、生强衍射。入射电子在样品内只可能受到不多于一次的散射：即不考虑电子束通过晶体样品时引起的多次反射和吸收。实现途径：晶体样品要足够薄，以减少电子受多次散射和吸收。,37,一、衍衬运动学理论的基本假设（2）,要满足这两个基本假设：不考虑衍射束和入射束间相互作用。入射电子在样品内只可能受到不多于一次的散射。实际上是有困难。其原因：1.原子对电子的散射很强烈，散射波不会很弱；2.晶体较大偏离B位向（S大），虽衍射束较弱，对应倒易点偏离爱瓦尔德球面，但附近另一些倒易点又将靠近球面。3.样品越薄、其倒易杆拉长，更易产生强烈衍射。,38,一、衍衬运动学理论的基本假设（3）,满足两个基本假设后，为简化计算，采
15、用两近似处理方法：近似双光束条件：双光束条件：电子束透过薄晶后，只存在透射束和一束较强衍射束，其它衍射束较大偏离B，其强度可视为零。,近似处理：此较强衍射束的晶面位向接近B，但不是精确满足B。（有一偏离矢量S）。,39,一、衍衬运动学理论的基本假设（3）,此近似假设目的有二：1.存在一个偏离矢量 S：虽存在一较强衍射束，但其衍射束强度远比透射束弱，以保证它们之间无能量交换。,2.双光束条件：因只有一束衍射束，则衍射束强度 I g 和透射束强度 IT 有互补关系，即 I 0I g+I T1，因此只要计算出衍射束强度I g，就可知道透射束强度I T。,40,一、衍衬运动学理论的基本假设（4）,柱体
16、近似：为计算薄晶下表面衍射波强度，可将薄晶样分割成一个个贯穿上、下表面、与一个晶胞尺度相当的小晶柱体（最小成像单元）。并假设透射束和衍射束都在此小晶柱内通过，且相邻晶柱内的衍射波不相干扰。,柱体近似,如晶柱：、，其底部的衍射强度：Ig1、Ig2、Ig3 若三个晶柱内晶体构造 有差别，三点的强度 就不同，则就有衬度。,41,二、理想（完整）晶体的衍射强度,42,二、理想（完整）晶体的衍射强度（1）,1、柱体下表面衍射波振幅：在 t 厚度薄晶内取一小晶柱，入射电子波通过厚度元 d z（距上表面为 z、位矢 r），按费涅尔衍射原理，在某衍射方向上的散射波振幅为：,振幅01,透射波K,衍射波K,g 消
17、光距离,小柱体的衍射强度(S 0),为位矢 r 处原子面散射波相对于上表面散射波的相位角差；,S 偏离矢量,43,二、理想晶体的衍射强度（2）,又考虑 s 与 r 近似平行，近似有,振幅01,透射波K,衍射波K,即为衍射运动学理论的基本方程,小柱体的衍射强度(S 0),S 偏离矢量,44,二、理想晶体的衍射强度（3）,将该小柱体内所有厚度元的散射波振幅按位向叠加，即得：柱体底部衍射波的合成振幅g。,小柱体的衍射强度(S 0),积分得：,45,二、理想晶体的衍射强度（4）,衍射波强度 I g 正比于其振幅g平方：I g=|g|2当波用复数形式表示时，,I g+I T1,理想晶体衍衬运动学基本方程
18、,表明：理想晶体的衍射强度 I g 随样品的厚度 t 和衍射晶面与精确布拉格位向间的偏离矢量 s，而呈周期性的变化。衍衬运动学理论认为：明、暗场的衬度是互补的。,46,三、理想晶体衍衬运动学方程的应用,47,（一）等厚条纹,48,（一）等厚条纹,若衍射晶面位向确定，即偏离矢量 S常数，则衍射强度 I g 随晶体厚度 t 发生周期性振荡。,衍射强度 Ig 随晶体厚度t的变化,振荡周期：t=1/s,当 tns(n为整数)，I g 0；当 t（n1/2）s，I g 为最大。,衍射强度I g,49,（一）等厚条纹（厚度消光条纹）,衍射强度 I g 随 t 周期性振荡规律，可定性解释薄膜样孔洞边缘呈楔形
19、（厚度变化区域）出现的厚度消光条纹。,a)等厚条纹形成原理的示意图 b)样品边缘形成的厚度条纹,50,等厚条纹（Thickness Contour）,入射束（蓝）和衍射束（红）强度随厚度变化（未计吸收）用入射（衍射）束可成明（暗）衍射衬度像。,双束衍射条件下的暗场象，衬度随晶体厚度增加而减少,51,晶界和相界的衬度,等厚条纹衬度：也常在两块晶体间倾斜于薄膜表面的界面上，如晶界、亚晶界、孪晶界和层错等倾斜界面处观察到。下方晶体：偏离布拉格条件甚远，无衍射；上方晶体：偏差矢量S=常数，可产生等厚条纹。,倾斜界面示意图,立方Zr02倾斜晶界条纹,52,晶界和相界的衬度,界面两侧晶体因位向不同，或点阵
20、类型不同，一边处双光束条件，另一边不满足衍射条件，无强衍射，相当于一个“空洞”，等厚条纹由此产生。,若倾动样品，不同晶粒或相区间衍射条件发生变化，相互间亮度差别也会变化。,53,（二）等倾条纹,54,（二）等倾条纹,当厚度 t 一定，I g 随 S 也呈周期性变化。振荡周期：S=1/t。,衍射束Ig,直射束 I-Ig,衍射强度 Ig 随偏离矢量 s 的变化,当 Snt(n非零整数)，I g 0；直射束达最大；当S=(n+)/t，I g 极大值，但随|s|的 增大迅速衰减。当 S=0时，I g 最大值；,55,（三）等倾条纹,当厚度 t 一定，I g 随 s 周期性变化，可解释薄晶样品中弹性变形
21、（弯曲、隆起或凹陷）区出现弯曲消光轮廓。,TiAl 薄膜明场像中的弯曲消光条纹,当无缺陷薄晶发生弯曲：在衍衬图像会出现等倾条纹。因同一条纹上，晶体偏离矢量 s 的数值相等，故称“等倾条纹”。,56,（三）等倾条纹衍衬成像原理,57,（三）等倾条纹衍衬成像原理,薄晶厚度t=常数，而晶体内不同部位衍射晶面（h k l）因弯曲而与入射束存在不同程度偏离，即薄晶上各点有不同的偏离矢量 S。,等倾条纹形成原理示意(a)晶体弯曲前的状态,晶体弯曲前：若入射束和（hkl）晶面处于对称入射位置，偏离矢量S很大，则不发生衍射。明场像：均匀的亮度。,对称入射，S很大，不发生衍射,58,（三）等倾条纹衍衬成像原理,
22、晶体弯曲后：因各点弯曲程度不同，各（hkl）晶面对入射束偏离角逐渐变化，随与 0 点距离增大，|S|变小。,等倾条纹形成原理示意图 b）晶体弯曲后衍射条件的变化,晶体弯曲，各点晶面|S|变小,S0，衍射强度最大,若在A、B两点：S0，则发生衍射，I g 最大，该处在明场像：呈黑条纹。即晶体弯曲消光条纹。,59,等倾条纹,等倾条纹：不同倾角即为偏离矢量 s 的变化。,60,（二）倒易杆长度的解释,当薄晶厚度 t 一定，由 I g 随偏离矢量 s 周期性变化，可用于对倒易杆长度的解释。当 S3/2t 时，二次衍射强度很小；1/t 范围：看成是偏离布拉格角后能产生衍射强度的界限。,衍射强度界限,倒易
23、杆长度S2/t,I g 随偏离矢量S的变化,该界限即为 倒易杆长度，即 S 2/t。晶体厚度 t 越薄,倒易杆长度（2/t）越长。,61,四、非理想（缺陷）晶体的衍射衬度,62,（一）缺陷矢量 R 的引入,当晶体存在缺陷，晶柱会发生畸变，电子穿过后，晶柱底部衍射波振幅计算较为复杂。可引入缺陷矢量R（位移矢量）来描述畸变大小和方向。,附加（缺陷）相位因子,与完整晶体相比,因R附加位相角,R 大小：为轴线坐标 z 的函数。显然，rrR，经计算：衍射波合成振幅：,63,（二）缺陷晶体的衍射衬度,即在缺陷晶体衍射振幅中出现一个附加位向因子R。,缺陷矢量R,附加（缺陷）相位因子,完整晶体相位因子,缺陷区
24、,完整区,因两区域衍射强度不同，则在衍衬图像中显示反映出晶体缺陷的衬度。,64,第七节 晶体缺陷分析,65,11-7 晶体缺陷分析（1）,晶体缺陷：主要是下列三种，层错，位错，第二相粒子周围造成的畸变。堆垛层错：发生在确定晶面上，层错面上、下方分别是位向相同的两块理想晶体，但下方晶体相对于上方晶体存在一个恒定的位移 R。面心立方晶体：层错面：111，位移矢量：R1/3 或 1/6。可看作：层错面一侧晶体整个地沿 方向平移了1/3或平行于层错面切变1/6的位移，分别代表着层错生成的两种机制。,66,11-7 晶体缺陷分析（2）,对于R1/6的层错，附加相位角：2g R 2(ha*kb*lc*)1
25、/6(ab2c)/3(hk2l)。,因面心立方晶面的 h、k、l 为全奇或全偶，不消光。故只可能是0，2或2/3。如果选用 g=11-1 或 311 等，层错将不显衬度；若 g 为 200 或 220 等，2/3，可以观察到这种缺陷。,67,11-7 晶体缺陷分析（3）,（1）平行于薄膜表面层错：薄膜厚度为 t，层错CD平行于表面，则对无层错区，衍射波振幅为：,(a)平行薄膜表面的层错,对层错区，衍射波振幅则为：,显然，gg，衍衬图像亮度不同，构成了衬度。层错区：显示为均匀的亮区或暗区。,68,11-7 晶体缺陷分析（4）,（2）倾斜于薄膜表面层错：层错区的衍射波振幅仍为：,(b)倾斜薄膜表面
26、层错,但该区不同位置晶体柱上、下部分的厚度 t1和 t2 t-t1是逐点变化的。,若 t1ns，则 A(t)A(t)，亮度与无层错区相同；若 t1(n1/2)s，则 A(t)最大或最小，A(t)A(t)。,69,11-7 晶体缺陷分析（5）,倾斜于薄膜表面的堆积层错：与倾斜界面等相似显示为：平行于层错，与上、下表面交线的亮、暗相间的条纹，其深度周期为 t g=1s。,不锈钢中的层错形态,70,层错,倾斜于薄膜表面的层错，其明场像、暗场像的衬度特征：均为平行于层错面与膜面交线的亮、暗相间的条纹衬度。明场像外侧条纹衬度相同，暗场像外侧条纹衬度相反。,Cu合金中倾斜于膜面的层错的衍衬像a)明场像 b
27、)暗场像,71,11-7 晶体缺陷分析（6）,晶体中孪晶形态：不同于层错。由黑白衬度相间、宽度不等的平行条带构成，相间的相同衬度条带为同一位向，而另一衬度条带为相对称的位向。,单斜ZrO2中的孪晶形貌,层错：等间距的条纹。,不锈钢中的层错形态,72,73,四、位错的衬度,74,位错的衬度,衍射衬运动学基本方程可说明螺位错线成像原因：螺型位错线AB：和薄晶表面平行，位错线附近有应变场，使晶体PQ畸变成PQ。位错线周围原子：位移矢量R 柏氏矢量b。,晶柱R矢量：是坐标 z 的函数。晶柱在螺位错应力场中各点应变量都不相同，各点上 R 矢量也不相同。,75,位错的衬度,x晶柱和位错线间的水平距离。y位
28、错线至膜上表面的距离。z晶柱内不同深度的坐标，薄晶厚度为t。,76,位错的衬度,为便于描绘晶体畸变特点，把 R 长度坐标换成角坐标，,晶体中引入缺陷矢量后，其附加位相角=2ghklR，则,x晶柱和位错线间的水平距离。y位错线至膜上表面的距离。z晶柱内不同深度的坐标，薄晶厚度为t。,77,位错的衬度,ghkl b 可为0，也可是正、负整数。若 ghkl b=0，位相角0，此时螺位错线不显示衬度。若ghkl b0，则螺位错线衬度和完整晶体部分不同。,78,位错的衬度,位错线不可见性判据：当ghklb=0 时，称为位错线不可见性判据，由此可确定位错线的柏氏矢量b。因ghklb=0 时，表示 ghkl
29、b，若选择两个g 矢量作操作衍射时，位错线均不可见，则就可列出两方程，即可以确位错的柏氏矢量b：,b/g1g2,79,刃型位错衬度的产生及其特征,位错引起附近晶面的局部转动，意味着在此应变场范围内，（hkl）晶面存在着额外的附加偏差。位错线像：将出现在其实际位置的另一侧。位错线像：总是有一定的宽度，对应“应变场衬度”.,80,位错衬度,Al-Mg合金中的位错胞结构,30CrMnSiA高强度结构钢中的沉淀相Cr23C6与位错(BF),81,位错衬度,18Cr-8Ni不锈钢1100，1.5h淬火两组平行滑移面上的位错列（BF）,82,不锈钢中沉淀相周围的位错缠结,图b是图a中A区的局部放大，可看到
30、矩形沉淀相P和T周围基体的应力场诱发了大量位错，相互缠结。水平方向诱发的位错沿（111）面向左右扩展，虚线是（111）面在膜上下表面留下的迹线。g220垂直于零衬度线，可知沉淀相与基体为共格或部分共格的有应变界面。图a中可见多处第二相对位错的钉扎。标有S的质点，由于界面应变场向基体发射位错，呈“弓形”半环状衬度。,83,Ni基高温合金经高温蠕变后的位错组态,位错在/界面的一侧发生了强烈反应。除大量普通位错外，还可看到成对的超位错如A处。这两类位错勾画出 相的轮廓。注意到位错线沿沉淀相边缘整齐地突然中断，可以设想它们是蠕变过程中大量运动位错沿确定的（箭头）方向环绕 质点而形成的。在P、S等处仍可
31、看到半个环的衬度。,84,奥氏体不锈钢中的共格应变含Cu沉淀相,1）膜厚均匀，基本无弯曲，故“零衬度线”均垂直于同一g，2）有些碟型衬度两翼不对称，说明这些质点分布于试样不同深度。P1在靠近上表面处，P2在靠近下表面处，P3在试样中央。,85,/双相不锈钢中的显微结构,a）板条马氏体中的位错。b）扩展位错、交滑移。,86,/双相不锈钢中的显微结构,c）/相界处的位错组态，d）位错线被细小第二相钉扎。,87,五、第二相粒子衬度,第二相粒子：当第二相粒子和基体保持共格或半共格且有错配度时，使相界面处基体产生晶格畸变。也可用缺陷位移矢量 R 描述，会产生类似晶体缺陷衬度。也称为应变场衬度。应变衬度比
32、较复杂，其特征取决于第二相粒子的形状及其应变场的强度分布。,球形粒子引起的应变场,88,第二相粒子衬度,目前，对球形粒子引起的径向对称的应变场研究较透彻。因通过粒子中心晶柱不畸变，缺陷矢量（R=0，=0），则不出现缺陷衬度。球形共格沉淀相明场像：粒子分裂成两瓣成蝶状，中间为无衬度线状亮线。,无衬度线,89,第二相粒子衬度,操作矢量g正好和这条衬度线重直，这是因为衍射晶面正好通过粒子的中心，晶面的法线为g方向，电子束是沿着和中心无畸变晶面接近平行的方向入射的，根据这个道理，若选用不同的操作矢量，无衬度线的方位将随操作矢量而变。操作矢量g与无衬度线成90角。,无衬度线,图11-25 球形第二相粒子的应变衬度,90,薄膜衍衬分析，第二相粒子不一定都会引起基体晶格畸变。第二相粒子和基体间衬度差别主要有：1、晶体结构及位向差别，造成衬度。用第二相的衍射斑点作暗场像，可使第二相粒子变亮。这是最常用的验证与鉴别第二相结构和组织形态的方法。2、散射因子不同，造成衬度。若第二相散射因子大，则电子束穿过时被散射几率增大，则在明场像中第二相变暗。此衬度与质厚衬度相似。3、散射因子不同，结构因数也不相同，造成衬度。由此造成了结构因数衬度。,
