TEM明场像与暗场像

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2019年07月28日

  TEM明场像与暗场像_物理_天然科学_专业材料。透射电镜明场像和暗场像的解析

  明场像和暗场像 透射电子显微镜是一种具有高分辩率、高放大倍数的电子光学仪器,被普遍 使用于材料科学等研究范畴。 透射电镜以波长极短的电子束作为光源,电子束经 由聚光镜系统的电磁透镜将其聚焦成一束近似平行的光线穿透样品, 再经成像系 统的电磁透镜成像和放大, 然后电子束投射到主镜简最下方的荧光屏上而构成所 察看的图像。 在材料科学研究范畴,透射电镜次要可用于材料微区的组织描摹观 察、晶体缺陷阐发和晶体布局测定。 明暗场成像道理:晶体薄膜样品明暗场像的衬度(即分歧区域的亮暗不同), 是因为样品响应的分歧部位布局或取向的不同导致衍射强度的差别而构成的, 因 此称其为衍射衬度, 以衍射衬度机制为主而构成的图像称为衍衬像。若是只答应 透射束通过物镜光栏成像, 称其为明场像;若是只答应某支衍射束通过物镜光栏 成像, 则称为暗场像。 相关明暗场成像的光路道理拜见图 2-1。 就衍射衬度而言, 样品中分歧部位布局或取向的不同, 现实上表此刻满足或偏离布喇格前提程度上 的不同。满足布喇格前提的区域,衍射束强度较高,而透射束强度相对较弱,用 透射束成明场像该区域呈暗衬度;反之,偏离布喇格前提的区域,衍射束强度较 弱,透射束强度相对较高,该区域在明场像中显示亮衬度。而暗场像中的衬度则 与选择哪支衍射束成像相关。若是在一个晶粒内,在双光束衍射前提下,明场像 与暗场像的衬度刚好相反。 a) 明场成像 b) 核心暗场成像 明暗场成像是透射电镜最根基也是最常用的手艺方式,其操作比力容易,这 里仅对暗场像操作及其要点简单引见如下: (1) 在明场像下寻找感乐趣的视场。 (2) 插入选区光栏围居处选择的视场。 (3) 按“衍射”按钮转入衍射操作体例,取出物镜光栏,此时荧光屏大将显 示选区域内晶体发生的衍射花腔。为获得较强的衍射束,可恰当的倾转样品调整 其取向。 (4) 倾斜入射电子束标的目的,利用于成像的衍射束与电镜光铀平行,此时该衍 射黑点应位于荧光屏核心。 (5) 插入物镜光栏套住荧光屏核心的衍射黑点,转入成像操作体例,取出选 区光栏。此时,荧光屏上显示的图像即为该衍射束构成的暗场像。(衍射利用选 区光阑,成像利用物镜光阑) 通过倾斜入射束标的目的, 把成像的衍射束调整至光轴标的目的, 如许能够减小球差, 获得高质量的图像。 用这种体例构成的暗场像称为核心暗场像。 在倾斜入射束时, 应将透射斑移至原强衍射斑(hkl)位置,而(hkl)弱衍射斑响应地移至荧光屏中 心,而变成强衍射黑点,这一点该当在操作时惹起留意。 操纵暗场像观测析出相的尺寸、空间形态及其在基体中的分布,是衍衬阐发 工作中一种常用的尝试手艺。 操纵层错明暗场像外侧条纹的衬度,能够鉴定层错的性质。 2-2 显示钨合金晶粒描摹的衍衬像 a) 明场像 b) 暗场像 图 2-3 显示析出相(ZrAl3)在铝合金基体平分布衍衬像 a) 明场像 b) 暗场像 图 2-4 铝合金中位错分布形态的衍衬像 a) 明场像 b) 暗场像 图 2-5 铜合金中层错的衍衬像 a) 明场像 b) 暗场像 在电子显微镜中, 按照入射电子束的几何性质分歧, 响应地有两类衍射手艺。 一类是选区电子衍射(selectedarea diffraction)或微衍射 (microdiffraction), 它以平行的电子束作为入射源;另一类是会聚束电子衍射 (convergent beam diffraction),它以具有必然会聚角(一般在±4°以内)的 电子束作为入射源。 目前这两类手艺都有很大成长, 并具有各自分歧的特地用处。 为了研究样品上一个小区域的晶体布局或取向, 我们能够在物镜像平面上放置一 个视场光阑,此时投射到光阑孔外面的成像电子束将被盖住,不克不及进入两头镜, 这就相当于在样品上选择了阐发的范畴。操纵这种方式,能够获得 1μ m 或更小 一些选区的衍射花腔。 因为物镜球差及其聚焦误差等缘由,目前很难切确地从小于 0.5μ m 的区域 中获得衍射。 跟着扫描透射电子显微术(STEM)的成长,采用强烈聚焦的藐小电子 束映照样品上极其无限的区域,与视场光阑的方式比拟,不单选区尺寸小,并且 精度高。 这就是所谓微衍射(选区小于 100nm)和轻轻衍射(选区小于 10nm),也有 人把它们别离叫做μ 衍射和μ μ 衍射。 会聚束电子衍射 (CBD) 若是操纵透射电子显微镜的聚光系统发生一个束斑 很小的会聚电子束映照样品,构成发散的透射束和衍射束(图 3)。此时,因为 具有必然范畴以内的入射标的目的,凡是的衍射“黑点”扩展成为衍射“圆盘”,典 型的花腔如图 4 所示。除了被阐发的区域小(100nm 以下)以外,会聚束电子衍 射的次要长处在于通过圆盘内晶带轴花腔及其精细布局的阐发, 能够供给关于晶 体对称性、点阵电势、色散面几多么大量布局消息。

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