第十章-电子衍射ppt课件.ppt

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1、第十章电子衍射10.1概述透射电镜的主要特点:组织形貌观察晶体结构同位分析。在成像操作中，是使中间镜的物平面与物镜像平面重合，在观察屏上得到的是反映样品组织形态的形貌图像；在衍射操作中，是使中间镜的物平面与物镜背焦面重合，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：晶体物质对单色电子波产生的衍射现象。单晶准晶（quasicrystals）非晶多晶电子衍射的原理和X射线衍射相似，是以满足（或基本满足）Bragg方程作为产生衍射的必要条件。两种衍射技术得到的衍射花样在几何特征上也大致相似。电子衍射花样特征电子束照

2、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。电子衍射与X射线衍射相比的优点1）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。2）电子波长短，单晶的电子衍射花样可看作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。3）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。4）采用薄晶样品时，样品倒易阵点会沿厚度方向延伸成杆状，增加了与爱瓦尔德球的交截

3、机会，使略为偏离布拉格方程的电子束也能发生衍射。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。10.2电子衍射原理Bragg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阵点扩展电子衍射基本公式一、晶带定理与零层倒易截面晶体中，与某一晶向[uvw]平行的所有晶面（HK

4、L）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：凡属于[uvw]晶带的晶面其晶面指数（hkl）必满足以下关系：hu+kv+lw=0,这就是晶带定理。应用一、已知两晶面，求其晶带轴如果（h1k1l1）和（h2k2l2）是[uvw]晶带中的两个晶面族，求晶带指数[uvw]由方程组h1u+k1v+l1w=0和h2u+k2v+l2w=0得出[uvw]的解是即u=k1l2-l1k2,v=l1h2-h1l2,w=h1k2-k1h2这也就是倒易阵点h1k1l1、h2k2l2与倒易原点构成的二维倒易平面

5、（uvw）*的指数。应用二、同属于两个晶带的晶面指数由晶带定律求出同属于两个晶带（u1v1w1）、(u2v2w2)的晶面（hkl）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)*因此，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*，则称为零层倒易截面(uvw)0*。知道晶带轴,就能断定晶体样品和电子束照射的相对方位.零层倒易截面的特点1）通过倒易原点2）截面上的各矢

6、量垂直于晶带轴（uvw）用(uvw)0*来表示。注意：标准电子衍射花样可看作零层倒易截面的比例图像。倒易阵点指数，即相应的衍射斑点指数。图示为同一立方ZrO2晶粒倾转到不同方位时摄取的四张电子衍射斑点图。[111][011][001][112]衍射斑点对应各倒易阵点的指数约束条件：1）满足晶带轴定律。hu+kv+lw=02）各倒易矢量对应晶面族不消光。举例：画出体心立方晶系[001]晶带轴的标准零层倒易截面。正、倒点阵对应关系正空间倒空间简单立方简单立方四方四方面心立方体心立方体心立方面心立方六方六方菱形菱形FCC晶体标准

7、电子衍射花样fcc晶体的[001]电子衍射谱BCC晶体标准电子衍射花样bcc晶体的[001]电子衍射谱二、电子衍射基本公式衍射花样：把倒易阵点的图像进行空间转换并在正空间中记录下来，记录下来的图像称为衍射花样。衍射花样形成原理：样品放在爱瓦尔德球的球心O处，入射电子束和样品内某一组晶面（hkl）满足Bragg条件时，则在k’方向上产生衍射束。ghkl是衍射晶面倒易矢量，它的端点位于爱瓦尔德球面上，在试样下方距离L处放一张底片就可以把入射束和衍射束同时记录下来。入射束形成的斑点O’称为透射斑点或中心斑点，衍射斑点G’实际上是

8、ghkl矢量端点G在底片上的投影。端点G位于倒易空间，而投影G’已经通过转换进入了正空间。二、电子衍射基本公式R=λLg=Kg由图可知：R/L=ghkl/k因为ghkl=1/dhkl，k=1/λ所以R=λLgR=λLg=Kg这就是电子衍射基本公式。式中：K=λL称为电子衍射的相机常数，L称为相机长度。