电子显微图像形成原理.doc

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1、电子显微图像形成原理电子显微图像是扫描电子显微镜下形成的图像，其根本成像原理是阿贝成像原理。电子衍射形成衍射谱，衍射谱中透射斑与各个衍射斑的球面波相互干涉，在像平面形成图像，形成一副黑白衬度的图像。究竟其衬度又是如何形成的呢？扫描电子显微镜主要可以产生三种衬度，分别是质厚衬度、衍射衬度、相位衬度。质厚衬度由于样品不同微区原子序数不同或厚度的不同而形成的衬度叫做质厚衬度。衍射衬度由于样品不同区域其晶体结构与取向不同，从而导致电子束满足布拉格条件的程度不同，于是在样品下表面形成一个随位置而异的衍射振幅分布，这种衬度叫做衍射衬度。如需更好的了解衍射衬度，需要应用到运动学理论，简称衍衬运动学理论。衍

2、衬运动学理论存在两个基本假设：1.入射电子在样品中只可能受到不多于一次的散射2.入射电子在样品中传播过程中，能量衰减可以被忽略，即衍射束强度与透射束相比始终很小满足以上两种假设，可以得出两个近似条件：1.采用足够薄的样品进行衍射，使电子产生多次散射的机会减少到可以忽略不计的程度。同时参与衍射的原子不多，衍射束强度较弱。2.使电子束处于足够偏离布拉格方程的位向，取得较大的偏移量，可以减小衍射束强度。其中质厚衬度与衍射衬度都属于振幅衬度，振幅衬度是与相位衬度相区别。振幅衬度是在明暗场成像情况下，由于光束被挡导致其强度降低，从而形成的衬度。相位衬度由透射束与衍射束在像平面相互干涉，由于透射束与衍射

3、束相位差引起相干波强度的不同，从而形成的衬度叫相位衬度。应用质厚衬度主要用于生物样品、非晶复型薄膜电子图像。衍射衬度主要用于分析晶体缺陷。相位衬度主要用于解释图像衬度与样品结构中原子及其排列情况的对应关系。明场像选取光阑透过透射束而挡掉衍射束所成的像，叫做明场像。暗场像选取光阑透过衍射束而挡掉透射束所形成的像，叫做暗场像，其中不移动光阑就透过衍射束而形成的像叫中心暗场像。高分辨率像透射束加衍射束相互干涉形成的像，可以获得高分辨率的晶格点阵像和晶格结构像，展现物质材料在原子尺度上的精细结构。高分辨率像可分为晶格像与结构像。晶格像：晶格像可分为一维条纹像与二维晶格像一维条纹像是透射束与一条衍射束

4、成像，在一维方向上强度成周期性变化的条纹花样。二维晶格像是透射束与同晶带轴的衍射束相互干涉生成的二维晶格条纹像。广泛用于晶格缺陷、表面、界面以及相变等领域。结构像：结构像也分一维结构像和二维结构像一维结构像是电子束平行某一晶面族入射，在谢尔策欠焦条件下拍摄。二维结构像是透射束加多个衍射束在平行晶带轴条件下成像，最大特点就是其像衬度可直接观察单胞中原子及其排列情况，或与模拟像对比，确定衬度与样品原子及排列对应关系。