电子衍射说课材料.ppt

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1、电子衍射第一节概述电子衍射（ElectronDiffraction，ED）的发现美国·戴维森（1881-1958）英国G.P.汤姆生（1892-1975）戴维森ED实验装置原理图汤姆生的ED实验原理图电镜中的电子衍射,其衍射几何与X射线完全相同,都遵循布拉格方程所规定的衍射条件和几何关系。因此,许多问题可用与X射线衍射相类似的方法处理第一节概述LL1AABBdθθθθθM1M2PQMN1NN2电子衍射与X射线衍射相比的优点电子衍射能在同一试样上将形貌观察与结构分析结合起来。电子波长短，单晶的电子

2、衍射花样如晶体的倒易点阵的一个二维截面在底片上放大投影，从底片上的电子衍射花样可以直观地辨认出一些晶体的结构和有关取向关系，使晶体结构的研究比X射线简单。物质对电子散射主要是核散射，因此散射强，约为X射线一万倍，曝光时间短。概述不足之处：❀电子衍射强度有时几乎与透射束相当，以致两者产生交互作用，使电子衍射花样，特别是强度分析变得复杂，不能象X射线那样从测量衍射强度来广泛的测定结构。❀散射强度高导致电子透射能力有限，要求试样薄，这就使试样制备工作较X射线复杂；❀在精度方面也远比X射线低。概述一、B

3、ragg定律2dsinq=nl,2dHKLsinq=l,选择反射，是产生衍射的必要条件，但不充分。sinq=l/2d≤1，l≤2d对于给定晶体，只有当l足够短，才能产生衍射。100-200kV：l~10-3nm，d~10-1nmsinq=l/2dHKL≈10-2q≈10-2rad<1o第二节电子衍射的原理（一）倒易点阵的概念设正点阵的原点为0，基矢为a、b、c倒易点阵的原点为0＊，基矢为a＊、b＊、c＊则有：式中:V为点阵中的单胞体积。二、倒易点阵与爱瓦尔德球图解法某一倒易基矢垂直于正点阵中和自

4、己异名的二基矢所成平面。电子衍射的原理（一）倒易点阵的概念在倒易点阵中，由原点o*指向任意坐标为hkl的阵点的矢量ghkl为：ghkl=ha*+kb*+lb*正点阵基矢与倒易点阵基矢之间的关系：a·a*=b·b*=c·c*=1a·b*=a·c*=b·a*=b·c*=c·a*=c·b*=0正倒点阵异名基矢点乘为0，同名基矢点乘为1。倒易矢量ghkl垂直于正点阵中相应（hkl）晶面，或平行于它的法向Nhkl。倒易点阵中的一个点代表正点阵中的一组晶面。电子衍射的原理（一）倒易点阵的概念在倒易矢量的长度

5、等于正点阵中相应晶面间距的倒数，即：ghkl=1/dhkl对正交点阵有：a∥a*，b∥b*，c∥c*，a*=1/a,b*=1/b,c*=1/c只有在立方点阵中，晶面法向和同指数的晶向是重合（平行的），即：ghkl∥[hkl]电子衍射的原理电子衍射的原理（二）爱瓦尔德（Ewald）球图解法2dsinθ=l1/d=2sinθ/l布拉格定律：AO：电子束的入射方向；AO=2/lO1为球心的球面：爱瓦尔德球或衍射球NGdqAOO1q在△AOG中：OG=OAsinθ=2sinθ/lOG用来描述参加衍射的晶

6、面组，因其具有以下特点：OG=1/d（参与衍射晶面的倒数）OG∥O1N（衍射晶面的法线）衍射几何爱瓦尔德球图解OG：参与衍射晶面组的倒易矢量。当衍射波矢与入射波矢相差一个倒格子时，衍射才产生。Ewald图解法的应用帮助确定哪些晶面参与衍射具体作图步骤：①对于单晶，先画出倒易点阵确定原点位置O；②以倒易点阵原点为起点，沿入射线的反方向前进1/l距离，找到Ewald球的球心O1（晶体的位置）；③以1/l为半径作球，得到Ewald球。所有落在Ewald球的倒易点对应的晶面组均可参与衍射。（二）爱瓦尔德

7、（Ewald）球图解法入射束晶体O1O1/lEwald图解法的应用帮助确定哪些晶面参与衍射（二）爱瓦尔德（Ewald）球图解法对于多晶体，由于倒易点在空间中连接为倒易球面，只要与Ewald球相交的倒易球面均可参与衍射。在正点阵中，与某一晶向[uvw]平行的所有晶面（hkl）属于同一晶带，称为[uvw]晶带，该晶向[uvw]称为此晶带的晶带轴。晶带定理：hu+kv+lw=0三、晶带定律与零层倒易截面如图所示，取某点O*为倒易原点，则该晶带所有晶面对应的倒易矢（倒易点）将处于同一倒易平面中，这个倒易

8、平面与Z垂直。由正、倒空间的对应关系，与Z垂直的倒易面为（uvw）*,即[uvw]⊥(uvw)*由同晶带的晶面构成的倒易面就可以用（uvw）*表示，且因为过原点O*，则称为0层倒易截面（uvw）*。晶带定理：hu+kv+lw=0已知某晶带中任意两个晶面(h1k1l1)和(h2k2l2)，则可通过下式求出该晶带的晶带轴方向[uvw]：三、晶带定律与零层倒易截面u=k1l2—k2l1v=l1h2—l2h1w=h1k2—h2k1例：立方晶胞以[001]作晶带轴时，（100）、（010）、（110）和（