电子衍射教学ppt课件

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1、11电子衍射-周135-160，杨130-13711.1概述11.2电子衍射原理11.3电子衍射基本公式11.4多晶电子衍射成像原理与衍射花样特征11.5多晶电子衍射花样的标定11.6单晶电子衍射成像原理与衍射花样特征11.7单晶电子衍射花样的标定11.8复杂电子衍射花样11.9TEM的典型应用11.10TEM它功能简介按入射电子能量的大小，电子衍射可分为透射式高能电子衍射高能电子衍射反射式高能电子衍射低能电子衍射11.1概述-111.1概述-2透射电镜的主要特点是可以进行组织形貌与晶体结构同位分析。我们知

2、道，使中间镜物平面与物镜像平面重合(成像操作)，在观察屏上得到的是反映样品组织形态的形貌图像；而使中间镜的物平面与物镜背焦面重台(衍射操作)，在观察屏上得到的则是反映样品晶体结构的衍射斑点。电子衍射的原理和x射线衍射相似，是以满足(或基本满足)布拉格方程作为产生衍射的必要条件。两种衍射技术所得到的衍射花样在几何特征上也大致相似。多晶体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环，单晶衍射花样出排列得十分整齐的许多斑点所组成。而非晶态物质的衍射花样只有一个漫散的中心斑点。11.1电子衍射特点-1周136与X射线衍

3、射相比，电子衍射的特点：（1）由于电子波波长很短，一般只有千分之几nm，按布拉格方程2dsin=可知，电子衍射的2角很小，即入射电子束和衍射电子束都近乎平行于衍射晶面。它的衍射角很小约为10-2rad，而x射线产生衍射时，其衍射角最大可接近等90°由衍射矢量方程（s-s0）/=r*，设K=s/、K=s0/、g=r*，则有K-K=g（11-1）此即为电子衍射分析时（一般文献中）常用的衍射矢量方程表达式。11.1电子衍射特点-2(2)由于物质对电子的散射作用很强，因而电子（束）穿进物质的能力大

4、大减弱，故电子衍射只适于材料表层或薄膜样品的结构分析。电子衍射束的强度较大，摄取衍射花样时限光时间仅需数秒钟。(3)透射电子显微镜上配置选区电子衍射装置，使得薄膜样品的结构分析与形貌观察有机结合起来，这是X射线衍射无法比拟的优点。(4)在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，薄样品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状，因此，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会，结果使略为偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射。(5)因为电子波的波长短，采用爱瓦尔德球图解时，反射球的半径很大，在衍射角较小的范围内反射球的球面可以

5、近似地看成是一个平面，从而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内。这个结果使晶体产生的衍射花样能比较直观地反映晶体内各晶面的位向，给分析带来不少方便。11.2.1电子衍射原理－布拉格定律11.2.2电子衍射原理－倒易点阵倒易点阵是与正点阵相对应的量纲为长度倒数的一个三维空间(倒易空间)点阵，它的真面目只有从它的性质及其与正点阵的关系中才能真正了解。11.2.3电子衍射原理－倒易点阵的性质11.2.3电子衍射原理－倒易点阵的性质正交点阵正交：简单正交底心正交体心正交面心正交立方点阵

6、立方：简单立方体心立方面心立方11.2.4电子衍射原理－爱瓦儿德球图解法11.2.5晶带定理与零层倒易截面立方晶体[001]晶带的倒易平面体心立方[001]和[011]晶带标准零层倒易截面图周140体心[001]晶带标准电子衍射花样－周267-(a)体心[01]晶带标准电子衍射花样-周267-(b)11.2.6几种常见晶体的消光规律图10-8面心立方点阵晶胞(a)及其倒易点阵(b)－周14211.2.7偏离矢量与倒易点阵扩展倒易点阵扩展倒易杆倒易杆和爱瓦尔德球相交时的三种典型情况11.3电子衍射基本公式

7、周145图11-1电子衍射基本公式的导出故式（11-2）可近似写为2sin=R/L将此式代入布拉格方程(2dsin=)，得/d=R/LRd=L（11-3）式中：d——衍射晶面间距（nm）——入射电子波长（nm）。此即为电子衍射（几何分析）基本公式（式中R与L以mm计）。电子衍射基本公式的导出设样品至感光平面的距离为L（可称为相机长度），O与P的距离为R，由下图可知tan2=R/L(11-2)tan2=sin2/cos2=2sincon/con2；而电子衍射2很小，有con

8、1、con21，当加速电压一定时，电子波长值恒定，则L＝C（C为常数，称为相机常数）。故式（11-3）可改写为Rd=C（11-4）按g=1/d[g为(HKL)面倒易矢量，g即g]，（11-4）又可改写为R=Cg（11-5）由于电子衍射2很小，g与R近似平行，故按式（5-5），近似有R=Cg（11-6）式中：R——透射斑到衍射斑的连接矢量，可称衍射斑点矢量。此式可视为电子衍射基本公式的矢量表达式。由