10电子衍射.ppt

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1、第十章电子衍射概述电子衍射原理电子显微镜中的电子衍射单晶电子衍射花样标定复杂电子衍射花样9/18/2021110-1概述电镜中的电子衍射，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。衍射方向可以由厄瓦尔德球(反射球)作图求出。因此，许多问题可用与X射线衍射相类似的方法处理。9/18/20212HNU-ZLP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，单晶的电子衍射花样婉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

2、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。9/18/20213HNU-ZLP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。此外，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。9/18/20214HNU-ZLP电子衍射花样特征电子束照射单晶体：一般为斑点花样；多晶体：同心圆环状花样；织构样品：弧状花样；无定形试样（准晶、非晶）：弥散环。9

3、/18/20215HNU-ZLP9/18/20216HNU-ZLP9/18/20217HNU-ZLP衍射花样的分类1）斑点花样：平行入射束与单晶作用产生斑点状花样；主要用于确定第二象、孪晶、有序化、调幅结构、取向关系、成象衍射条件；2）菊池线花样：平行入射束经单晶非弹性散射失去很少能量，随之又遭到弹性散射而产生线状花样；主要用于衬度分析、结构分析、相变分析以及晶体的精确取向、布拉格位置偏移矢量、电子波长的测定等；3）会聚束花样：会聚束与单晶作用产生盘、线状花样；可以用来确定晶体试样的厚度、强度分布、取向、点群、空间群以及晶体缺陷等。9/18/20218

4、HNU-ZLP10－2电子衍射原理布拉格定律倒易点阵与爱瓦尔德球图解法晶带定理与零层倒易截面结构因子—倒易点阵的权重偏离矢量与倒易点阵扩展电子衍射基本公式9/18/20219HNU-ZLP布拉格定律一般形式：2dsin=极限条件：2d，即对于给定的晶体，只有当入射波长足够短时，才能产生衍射。对于透射电镜，加速电压为100～200kV，则电子波波长10-2～10-3nm，而常见晶体的晶面间距为d10～10-1nm,因此，sin=／2d10-2，即10-2rad电子衍射角非常小，是电子衍射与X射线衍射之间的主要区别。9/18/20211

5、0HNU-ZLP偏离矢量理论上获得衍射花样的条件:9/18/202111HNU-ZLP由于倒易阵点具有一定形状，因此在偏离布拉格角范围±max内，倒易点也有可能与厄瓦尔德球面相接触而产生衍射。如图是倒易杆与厄瓦尔德球相交的情况，当2偏离时，倒易杆中心至与厄瓦尔德球面交截点的距离可用矢量s表示，s就是偏离矢量。为正时，s矢量为正，反之为负；精确符合布拉格条件时，＝0，s＝09/18/202112HNU-ZLP9/18/202113HNU-ZLP9/18/202114HNU-ZLP2q试样入射束厄瓦尔德球倒易点阵底板电子衍射花样形成示意图9/

6、18/202115HNU-ZLP电子衍射基本公式如图，一束波长为的平行单色入射电子束照射下，面间距为d的晶面族{hkl}满足布拉格条件，在距晶体样品为L的底片上照下了透射斑点Q和衍射斑点P。9/18/202116HNU-ZLP由于电子波波长很短，电子衍射的很小，一般仅为1～2，所以代入布拉格公式可得：这就是电子衍射的基本公式。其中L一般是确定的，称为相机长度，称为相机常数，用K表示：一般K是已知的，因而通过底版测出R就可求出d。9/18/202117HNU-ZLP10-3电子显微镜中的电子衍射有效相机常数选区电子衍射磁转角9/18/202118HNU-Z

7、LP有效相机常数同一晶面的衍射束是平行的（如hkl的衍射束方向均为），所以同一晶面的衍射束将在物镜背焦面上聚焦成一点，所有满足衍射条件的晶面将在物镜的背焦面上形成一幅由透射斑点和衍射斑点组成的衍射花样，该衍射花样与厄瓦尔德球倒易截面相似。由于通过透镜中心的电子束可以看成不受折射，对于物镜背焦面上形成的第一幅花样而言，物镜的焦距f0相当于它的相机长度。9/18/202119HNU-ZLP使中间镜物平面与物镜背焦面重合，且设中间镜及投影镜的放大倍数分别为MI、MP，则在底版上：样品物镜f0O’P’背焦面r29/18/202120HNU-ZLP选区电子衍射选区

8、衍射就是在样品上选择一个感兴趣的区域，并限制其大小，得到该微区电子