電子衍襯像

電子衍襯像

電子衍襯像指的是用透射電子顯微鏡拍攝的晶體衍射襯度像。可以用來觀察晶體缺陷,如位錯、層錯等。

發展過程

電子衍襯像 電子衍襯像

透射電子顯微鏡(見電子顯微鏡)於1932年問世之後,就因其分辨本領高而用來觀察光學顯微鏡所看不見的細節。可是對於固體材料,由於電子的穿透本領弱,早期只能藉助表面復型技術(用有機薄膜把固體表面狀態複製下來)觀察固體表面的形貌。這種電子顯微像的襯度藉助於物鏡光闌孔對散射電子的吸收而形成,故稱吸收襯度。50年代發展了薄膜製備技術,才開始用電子顯微鏡來觀察固體材料的內部結構。在電子顯微鏡中,電子被薄晶體試樣所衍射,用衍射束(或透射束)所形成的電子顯微像,其襯度來源於衍射波振幅的變化,為衍射振幅襯度像,簡稱衍襯像。這樣就發展了衍襯技術。

如果讓透射束和衍射束同時參與成像,像就能反映出晶體結構的周期性(見點陣像)。但如果只讓透射束或某個衍射束通過物鏡光闌,則不能形成反映晶體結構周期的像。不過,因薄晶體下表面不同地點衍射波的振幅(及強度)分布對應於晶體各部分不同的衍射能力,當晶體中存在缺陷時,缺陷區域的衍射能力不同於完整區域,使各衍射波(及透射波)的振幅(及強度)分布不均勻,反映出晶體缺陷的分布情形。這就是衍襯像的成像原理。晶體缺陷衍射強度的確切來由可藉助電子衍射理論來闡明。運動學衍射理論可以給出一個定性的解釋。動力學衍射理論可以給出定量的解釋(見衍射動力學理論)。

分類

電子衍襯像大體可分為兩種類型:①是具有一定巨觀不均勻性(厚度、取向不同等)的完整晶體所產生的,像上呈一些黑線,稱為消光輪廓,類似物理光學中的等厚與等傾干涉條紋。②是由晶體缺陷所產生的。例如堆垛層錯(見面缺陷)在像上表現為黑白相間的條紋,位錯則表現為直線或曲線。

電子衍襯像 電子衍襯像

在實際工作中,為了便於解釋,常用雙光束條件成像。為此需調整晶體取向,只令某一衍射束充分滿足布喇格條件,這樣就只有一個衍射束的強度比較強,可以只考慮此衍射束與透射束之間的相互作用。建立在上述近似基礎上的衍射理論稱雙光束動力學理論,用它可以解釋許多缺陷的衍射襯度。在雙光束條件下,如果衍射束成像,所得的像稱暗場像;若用透射束成像,則稱明場像。

隨著透射電子顯微鏡分辨本領的提高,70年代發展了弱束技術衍襯像。利用遠離布喇格條件的弱衍射束得到的暗場像有較高的解析度。

參考書目  

全國第二屆金屬物理學術會議論文集編輯委員會編:《X射線學及電子顯微術進展》,第267頁,上海科學技術出版社,上海,1966。  P.B.Hirsch,et αl.,Electron Microscopy of Thin Crystals,2nd ed., Krieger, New York, 1977.

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