电子衍射原理.ppt

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1、电子衍射原理2013-10-15一、电子衍射原理二、布拉格定律三、倒易点阵与爱瓦尔德球图解法四、晶带定律与零层倒易截面五、结构因子六、偏离矢量与倒易阵点扩展七、电子衍射基本公式19世纪后半期，电磁理论成功地解释了光的干涉、衍射、偏振等现象，建立了光的波动图象，但到了二十世纪初，人们为解释热辐射、光电效应、康普顿效应，又不得不将光当作微粒来处理。尤其爱因斯坦提出了光子的概念，建立了E=h的关系后，更使人认识到光是具有波粒二象性的物质。一、电子衍射原理粒子的波粒二象性德布罗意假设：实物粒子具有波粒二象性。（1924年）粒子性：E，p波动性：λ，ν——德

2、布罗意公式与实物粒子相联系的波称德布罗意波或物质波。若<

3、秒。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。一、电子衍射原理透射电镜透射电镜的最大特点是既可以得到电子显微像又可以得到电子衍射花样。晶体样品的微观组织特征和微区晶体学性质可以在同一台仪器中得到反映。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.衍射方向可以由爱瓦尔德球作图求出.因此,许多问题可用与X射线衍

4、射相类似的方法处理.试样物镜后焦面物镜像平面电子束物镜单晶体多晶体非晶体一、电子衍射原理透射电镜晶体物质是由原子、离子或原子团在三维空间按一定规律周期性排列构成的。当具有一定波长的单色平面电子波射入晶体时，这些规则排列的质点将对入射电子束中与其靠近的电子产生散射，由于散射强度较大，于是各个质点作为新波源发射次级波.二、布拉格定律样品对入射电子的散射RdQTSAλθBB’θA’二、布拉格定律布拉格方程一般形式通常透射电镜的加速电压为100-200KV，电子波的波长λ在10-2-10-3nm左右常见晶体的晶面间距d在1nm左右所以Sinθ很小，也就是入射

5、角θ很小.入射束与衍射晶面稍有角度就能产生衍射.二、布拉格定律衍射角θ的解释晶体的电子衍射（包括X射线单晶衍射）结果得到的是一系列规则排列的斑点，电子衍射斑点就是与晶体相对应的倒易点阵中某一截面上阵点排列的像。倒易矢量g和衍射晶面间距的关系ghkl＝1/dhkl把倒易矢量g的端点叫倒易点，倒易点的分布叫倒易点阵，倒易点阵所在的空间叫倒易空间。三、倒易点阵与爱瓦尔德球图解法倒易点阵倒易空间的三个基本矢量记为a*,b*,c*。为了与倒易空间相区别，把晶体实际所在的点阵叫做正点阵，它所在的空间叫正空间，正空间的三个基本矢量为a，b，c。c*b*a*O*三、

6、倒易点阵与爱瓦尔德球图解法倒易空间单位矢量式中,V是正空间单位晶胞的体积。某一倒易基矢垂直于正点阵中和自己异名的二基矢所成平面。三、倒易点阵与爱瓦尔德球图解法倒易点阵的性质1、正倒点阵异名基矢点乘为零，同名基矢点乘为一。2、在倒易空间中，任意矢量的大小和方向可以用倒易矢量g来表示。1）ghkl垂直于（hkl）晶面。平行与（hkl）晶面的法线N（hkl）。2）倒易点阵中的一个点代表的是正点阵中的一组晶面。a＝b＝c＝0.1nm011三、倒易点阵与爱瓦尔德球图解法倒易点阵的性质3、ghkl的长度为正点阵中（hkl）晶面间距的倒数。g=1/dhkl4、对于

7、正交点阵。a*∥a,b*∥b,c*∥ca*=1/a，b*=1/b,c*=1/c5、只有在立方点阵中，晶面的法相和同指数的晶向是重合的。以O为球心，1/λ半径作一个球,满足布拉格方程的几何三角形一定在该球的某一截面上，三角形的三个顶点A，O*，G均落在球面上。OO*透射束，OG衍射束，θ衍射角，O*G＝1/dA*o*GAΘO*O1/d1/λ1/λ把布拉格方程变形为Sinθ=(1/d)/(2/λ)三、倒易点阵与爱瓦尔德球图解法爱瓦尔德球图解法1.晶带：晶体内同时平行于某一方向[uvw]的所有晶面组（hkl）构成一个晶带，[uvw]称为晶带轴。r四、晶带定

8、律与零层倒易截面这个倒易平面的法线即正空间晶带轴[uvw]的方向，倒易平面上各个倒易点分别代表着正空间的相应