版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶(hù)提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
7.1透射電子的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用7.2電子衍射7.3透射電子顯微分析樣品制備7.4薄晶體樣品的衍射成像原理第7章透射電子顯微分析7.1透射電子的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第7章透射電子顯微分析7.2電子衍射
7.2.1電子衍射基本公式和相機(jī)常數(shù)
7.2.2選區(qū)電子衍射
7.2.3常見(jiàn)的幾種電子衍射譜
7.2.4電子衍射花樣的標(biāo)定
7.2電子衍射
電鏡中的電子衍射,其衍射幾何與X射線完全相同,都遵循布拉格方程所規(guī)定的衍射條件和幾何關(guān)系,衍射方向可以由厄瓦爾德球(反射球)作圖求出。因此,許多問(wèn)題可用與X射線衍射相類(lèi)似的方法處理,即電鏡中的電子衍射,其衍射幾何與X射線完全相同,都遵循布拉電子衍射與X射線衍射相比的優(yōu)點(diǎn)
電子衍射能在同一試樣上將形貌觀察與結(jié)構(gòu)分析結(jié)合起來(lái)。電子波長(zhǎng)短,單晶的電子衍射花樣婉如晶體的倒易點(diǎn)陣的一個(gè)二維截面在底片上放大投影,從底片上的電子衍射花樣可以直觀地辨認(rèn)出一些晶體的結(jié)構(gòu)和有關(guān)取向關(guān)系,使晶體結(jié)構(gòu)的研究比X射線簡(jiǎn)單。物質(zhì)對(duì)電子散射主要是核散射,因此散射強(qiáng),約為X射線一萬(wàn)倍,曝光時(shí)間短。電子衍射與X射線衍射相比的優(yōu)點(diǎn)
電子衍射能在同一試樣上將形貌
不足之處電子衍射強(qiáng)度有時(shí)幾乎與透射束相當(dāng),以致兩者產(chǎn)生交互作用,使電子衍射花樣,特別是強(qiáng)度分析變得復(fù)雜,不能像X射線那樣從測(cè)量衍射強(qiáng)度來(lái)廣泛的測(cè)定結(jié)構(gòu)。由于電子波長(zhǎng)短,θ角小,測(cè)量斑點(diǎn)位置精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比X射線低,因此很難用于精確測(cè)定點(diǎn)陣常數(shù)。散射強(qiáng)度高導(dǎo)致電子透射能力有限,要求試樣薄,這就使試樣制備工作較X射線復(fù)雜。
不足之處電子衍射強(qiáng)度有時(shí)幾乎與透射束相當(dāng),以致兩者產(chǎn)生交互7.2.1電子衍射基本公式和相機(jī)常數(shù)gR
物鏡后焦面上形成一幅斑點(diǎn)花樣經(jīng)物鏡下面的各透鏡再次放大后投射到觀察屏上,形成我們觀察到的衍射花樣。7.2.1電子衍射基本公式和相機(jī)常數(shù)gR物鏡后焦面上形電子衍射基本公式:Rhkldhkl=L(7-5)或Rhkl=Lghkl
(7-6)Rhkl:衍射斑與透射斑距離dhkl:(hikili)晶面間距:入射電子束波長(zhǎng)L:樣品到照相底板的距離ghkl:倒易矢量令K=L為相機(jī)常數(shù),通??梢岳媒鹉ぱ苌浠踊蛘呃靡阎w結(jié)構(gòu)單晶體的衍射花樣測(cè)定(具體見(jiàn)衍射花樣分析部分)。電子衍射基本公式:7.2.2選區(qū)電子衍射獲取衍射花樣的方法是光闌選區(qū)衍射和微束選區(qū)衍射,前者多在5平方微米以上,后者可在0.5平方微米以下,這里主要講述前者。光闌選區(qū)衍射是通過(guò)在物鏡像平面上插入選區(qū)光闌限制參加成像和衍射的區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)的。另外,電鏡的一個(gè)特點(diǎn)就是能夠做到選區(qū)衍射和選區(qū)成像的一致性。7.2.2選區(qū)電子衍射獲取衍射花樣的方法是光闌選區(qū)衍射和微
選區(qū)成像
選區(qū)衍射
選區(qū)成像
選區(qū)衍射選區(qū)形貌選區(qū)衍射斑點(diǎn)選區(qū)形貌選區(qū)衍射斑點(diǎn)選區(qū)衍射操作步驟:
1.插入選區(qū)光欄,套住欲分析的物相,調(diào)整中間鏡電流使選區(qū)光欄邊緣清晰,此時(shí)選區(qū)光欄平面與中間鏡物平面相重合;2.調(diào)整物鏡電流,使選區(qū)內(nèi)物像清晰,此時(shí)樣品的一次像正好落在選區(qū)光欄平面上,即物鏡像平面、中間鏡物面、光欄面三面重合;選區(qū)衍射操作步驟:
3.抽出物鏡光欄,減弱中間鏡電流,使中間鏡物平面移到物鏡背焦面,熒光屏上可觀察到放大的電子衍射花樣;
4.用中間鏡旋鈕調(diào)節(jié)中間鏡電流,使中心斑最小最圓,其余斑點(diǎn)明銳,此時(shí)中間鏡物面與物鏡背焦面相重合;
5.減弱第二聚光鏡電流,使投影到樣品上的入射束散焦(近似平行束),攝照(30s左右)。3.抽出物鏡光欄,減弱中間鏡電流,使中間鏡物平面移到物鏡7.2.3常見(jiàn)的幾種電子衍射譜1.單晶電子衍射譜7.2.3常見(jiàn)的幾種電子衍射譜1.單晶電子衍射譜2.多晶電子衍射譜2.多晶電子衍射譜3.復(fù)雜電子衍射花樣100nm167mabcFig.6TEMmicrostructureofNo.2alloysafter350℃/6hhomogenizationa-darkfieldimageb-brightfieldimagec-electrondiffractionpattern3.復(fù)雜電子衍射花樣100nm167mabcFig.67.2.4電子衍射花樣的標(biāo)定
花樣分析分為兩類(lèi):
①結(jié)構(gòu)已知,確定晶體缺陷及有關(guān)數(shù)據(jù)或相關(guān)過(guò)程中的取向關(guān)系;
②結(jié)構(gòu)未知,利用它鑒定物相。指數(shù)標(biāo)定是基礎(chǔ)。多晶體電子衍射花樣的標(biāo)定單晶體電子衍射花樣的標(biāo)定復(fù)雜電子衍射花樣分析7.2.4電子衍射花樣的標(biāo)定花樣分析分為兩類(lèi):多晶體1)多晶體電子衍射花樣的標(biāo)定
a.花樣
與X射線衍射法所得花樣的幾何特征相似,由一系列不同半徑的同心圓環(huán)組成,是由輻照區(qū)內(nèi)大量取向雜亂無(wú)章的細(xì)小晶體顆粒產(chǎn)生。
多晶體金試樣的衍射花樣1)多晶體電子衍射花樣的標(biāo)定a.花樣多晶體金試樣的衍射
d值相同的同一(hkl)晶面族所產(chǎn)生的衍射束,構(gòu)成以入射束為軸,2θ為半頂角的圓錐面,它與照相底板的交線即為半徑為R=Lλ/d=K/d的圓環(huán)。R和1/d存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。對(duì)立方晶系:1/d2=(h2+k2+l2)/a2=N/a2,由R2比值確定環(huán)指數(shù)和點(diǎn)陣類(lèi)型。d值相同的同一(hkl)晶面族所產(chǎn)生的衍射束,構(gòu)成以入射b.分析方法1)晶體結(jié)構(gòu)已知:測(cè)R、算R2、分析R2比值的遞增規(guī)律、定N、求(hkl)和a。
如已知K,也可由d=K/R求d對(duì)照ASTM求(hkl)。2)晶體結(jié)構(gòu)未知:測(cè)R、算R2、Ri2/R12,找出最接近的整數(shù)比規(guī)律、根據(jù)消光規(guī)律確定晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型、寫(xiě)出衍射環(huán)指數(shù)(hkl),算a。
如已知K,也可由d=K/R求d對(duì)照ASTM求(hkl)和a,確定樣品物相。b.分析方法1)晶體結(jié)構(gòu)已知:測(cè)R、算R2、分析R2比值的遞c.主要用途已知晶體結(jié)構(gòu),標(biāo)定相機(jī)常數(shù),一般用Au,F(xiàn)CC,a=0.407nm,也可用內(nèi)標(biāo)。物相鑒定:大量彌散的萃取復(fù)型粒子或其它粉末粒子。c.主要用途已知晶體結(jié)構(gòu),標(biāo)定相機(jī)常數(shù),一般用Au,F(xiàn)CC,d值比較法
標(biāo)定步驟1、測(cè)量圓環(huán)半徑Ri(通常是測(cè)量直徑Di,Ri=Di/2,這樣測(cè)量的精度較高)。2、由d=Lλ/R式,計(jì)算d,并與已知晶體粉末卡片或d值表上的d比較,確定各環(huán){hkl}i。
d值比較法標(biāo)定步驟R2比值規(guī)律對(duì)比法
R2比值規(guī)律對(duì)比法與我們?cè)谇懊娴掳莼訕?biāo)定中介紹的方法完全相同其實(shí)德拜花樣就是多晶衍射環(huán)被矩形截取的部分R2比值規(guī)律對(duì)比法R2比值規(guī)律對(duì)比法與我們?cè)谇懊娴掳莼訕?biāo)例:標(biāo)定TiC多晶電子衍射圖編號(hào)12345Di19.0
22.231.636.638.518.5 21.530.035.0 37.0Ri9.38 10.9315.3617.8818.88Ri2 87.89119.36236.39319.52356.27Ri2/R12 1 1.362.693.644.05(Ri2/R12)×3
3
4.078.0710.91
12.16N3 4 811 12{hkl}i 111 200 220311 222例:標(biāo)定TiC多晶電子衍射圖編號(hào)1例:相機(jī)常數(shù)L的確定例:相機(jī)常數(shù)L的確定2)單晶體電子衍射花樣的標(biāo)定
微區(qū)晶體分析往往是單晶或?yàn)閿?shù)不多的幾個(gè)單晶復(fù)合衍射花樣。
a.花樣特征規(guī)則排列的衍射斑點(diǎn)。它是過(guò)倒易點(diǎn)陣原點(diǎn)的一個(gè)二維倒易面的放大像。R=Kg大量強(qiáng)度不等的衍射斑點(diǎn)。有些并不精確落在Ewald球面上仍能發(fā)生衍射,只是斑點(diǎn)強(qiáng)度較弱。倒易桿存在一個(gè)強(qiáng)度分布。2)單晶體電子衍射花樣的標(biāo)定微區(qū)晶體分析往往是單晶或b.花樣分析任務(wù):確定花樣中斑點(diǎn)的指數(shù)及其晶帶軸方向[uvw],并確定樣品的點(diǎn)陣類(lèi)型和位向。方法:有三種,指數(shù)直接標(biāo)定法、比值法(嘗試-校核法)、標(biāo)準(zhǔn)衍射圖法。選擇靠近中心透射斑且不在一條直線上的斑點(diǎn),測(cè)量它們的R,利用R2比值的遞增規(guī)律確定點(diǎn)陣類(lèi)型和這幾個(gè)斑點(diǎn)所屬的晶面族指數(shù)(hkl)等。b.花樣分析(1)指數(shù)直接標(biāo)定法:(已知樣品和相機(jī)常數(shù)L)
可分別計(jì)算產(chǎn)生這幾個(gè)斑點(diǎn)的晶面間距d=L/R并與標(biāo)準(zhǔn)d值比較直接寫(xiě)出(hkl)。也可事先計(jì)算R2/R1,R3/R1,和R1、R2間夾角,據(jù)此進(jìn)行標(biāo)定。(1)指數(shù)直接標(biāo)定法:(已知樣品和相機(jī)常數(shù)L)111lkh222lkh333lkh222lkh1R1j2R333lkh111lkh111133°82024133000111204能使斑點(diǎn)花樣指數(shù)化的兩個(gè)特征量根據(jù)d=L/R查PDF卡片得出花樣指數(shù)標(biāo)定的結(jié)果(1)指數(shù)直接標(biāo)定法:(已知樣品和相機(jī)常數(shù)L)
可分別計(jì)算產(chǎn)生這幾個(gè)斑點(diǎn)的晶面間距d=L/R并與標(biāo)準(zhǔn)d值比較直接寫(xiě)出(hkl)。也可事先計(jì)算R2/R1,R3/R1,和R1、R2間夾角,據(jù)此進(jìn)行標(biāo)定。111lkh222lkh333lkh222lkh1R1j2R(2)比值法(嘗試-校核法):物相未知根據(jù)Ri/R1比值查表或Ri2/R12比值查表,再利用Ri之間的夾角來(lái)校驗(yàn)。任取(h1k1l1),而第二個(gè)斑點(diǎn)的指數(shù)(h2k2l2),應(yīng)根據(jù)R1與R2之間的夾角的測(cè)量值是否與該兩組晶面的夾角相符來(lái)確定。夾角公式為:再根據(jù)矢量加和公式,求出全部的斑點(diǎn)指數(shù)。R3=R1+R2,R3’=-R3任取不在一條直線上的兩斑點(diǎn)確定晶帶軸指數(shù)B=r=RB
RA(2)比值法(嘗試-校核法):物相未知再根據(jù)矢量加和公式,求ACDB011211411004002000低碳合金鋼基體的電子衍射花樣底版負(fù)片描制圖例:ACDB011211411004002000低碳合金鋼基體的例:上圖是由某低碳合金鋼薄膜樣品的區(qū)域記錄的單晶花樣,以這些說(shuō)明分析方法:選中心附近A、B、C、D四斑點(diǎn),測(cè)得RA=7.1mm,RB=10.0mm,
RC=12.3mm,RD=21.5mm,同時(shí)用量角器測(cè)得R之間的夾角分別為(RA,RB)=900,(RA,RC)=550,(RA,RD)=710例:上圖是由某低碳合金鋼薄膜樣品的區(qū)域記錄的單晶花樣,以這些求得R2比值為2:4:6:18,RB/RA=1.408,RC/RA=1.732,RB/RA=3.028,表明樣品該區(qū)為體心立方點(diǎn)陣,A斑N為2,{110},假定A為(1,-1,0)。B斑點(diǎn)N為4,表明屬于{200}晶面族,初選(200),代入晶面夾角公式得夾角為450(實(shí)際為900),不符,發(fā)現(xiàn)(002)與之相符,所以B為(002)。求得R2比值為2:4:6:18,RC=RA+RB,C為(1,-2,1),N=6與實(shí)測(cè)R2比值的N一致,查表或計(jì)算夾角為54.740,與實(shí)測(cè)的550相符,
RE=2RB,E為(004)RD=RA+RE=(1,-1,4),查表或計(jì)算(1,-1,0)與(1,-1,4)的夾角為70.530,依此類(lèi)推可標(biāo)定其余點(diǎn)。RC=RA+RB,
已知K=14.1mmA,用公式d=K/R,得dA=1.986A,dB=1.410A,dC=1.146A,dD=0.656A,查PDF卡發(fā)現(xiàn)與-Fe的標(biāo)準(zhǔn)d值相符,由此確定樣品上該微區(qū)為鐵素體。選取R1=RB=(002),R2=RA=(1,-1,0),求得晶帶軸指數(shù)B=RB
RA=
[110]已知K=14.1mmA,用公式d=K/R,得dA=1.一般要有幾套斑點(diǎn)才能分析未知物相:(P92表7-1)衍射花樣為平行四邊形,七個(gè)晶系均可正方形,可能為四方或立方六角形,可能晶系為六方、三角、立方如果上述三個(gè)花樣均由同一試樣同一部位產(chǎn)生,則此晶體只能屬于立方晶系一般要有幾套斑點(diǎn)才能分析未知物相:?jiǎn)尉Щ拥牟晃ㄒ恍员憩F(xiàn)形式:
同一衍射花樣有不同的指數(shù)化結(jié)果產(chǎn)生原因:頭兩個(gè)斑點(diǎn)的任意性二次對(duì)稱(chēng)性偶合不唯一性,常出現(xiàn)于立方晶系的中高指數(shù),如(352)和(611),(355)和(173)單晶花樣的不唯一性表現(xiàn)形式:影響:物相分析,可不考慮;但作取向關(guān)系、計(jì)算缺陷矢量分析時(shí)必須考慮。消除辦法:轉(zhuǎn)動(dòng)晶體法,讓斑點(diǎn)自洽。借助復(fù)雜電子衍射花樣分析,如雙晶帶衍射花樣、高階勞厄帶花樣分析。影響:3)復(fù)雜電子衍射花樣分析簡(jiǎn)單花樣:?jiǎn)钨|(zhì)或均勻固溶體的散射,由近似
平行于B的晶帶軸所產(chǎn)生。復(fù)雜花樣:在簡(jiǎn)單花樣中出現(xiàn)許多“額外斑點(diǎn)”,分析目的在于辯認(rèn)額外信息,排除干擾。3)復(fù)雜電子衍射花樣分析簡(jiǎn)單花樣:?jiǎn)钨|(zhì)或均勻固溶體的散射,原因:Ewald球是一個(gè)有一定曲率的球面,可能使兩個(gè)晶帶軸指數(shù)相差不大的晶帶的0層倒易面同時(shí)與球面相截,產(chǎn)生分屬于兩個(gè)晶帶的兩套衍射斑點(diǎn)。產(chǎn)生些情況必須具備的條件為:r1,r2夾角很小;g1.r2>0,g2.r1>0現(xiàn)象:一邊一套衍射斑(見(jiàn)下頁(yè))標(biāo)定方法:同簡(jiǎn)單花樣。驗(yàn)證標(biāo)定結(jié)果采用上述必備條件。a雙晶帶引起的斑點(diǎn)花樣a雙晶帶引起的斑點(diǎn)花樣O*r1r2g2g1g3入射束B(niǎo)FBOGDCEHAⅠ矩形格子Ⅱ平形四邊形格子AlN雙晶帶電子衍射花樣原理圖O*r1r2g2g1g3入射束B(niǎo)FBOGDCEHAⅠ矩形格子b高階勞厄帶
通過(guò)倒易原點(diǎn)O*的零層倒易平面上的倒易陣點(diǎn)與反射球相截,相應(yīng)的晶面將產(chǎn)生衍射,這些衍射斑點(diǎn)稱(chēng)為零階勞厄區(qū)斑點(diǎn)或零階勞厄帶斑點(diǎn)。在有些情況下,除零層倒易平面與反射球相截外,與此平行的高層倒易平面上的陣點(diǎn)也可能與反射球相截,從而產(chǎn)生相應(yīng)的衍射.稱(chēng)這些衍射斑點(diǎn)為高階勞厄斑點(diǎn)或高階勞厄帶斑點(diǎn)。高階勞厄帶斑點(diǎn)可以給出三維倒易點(diǎn)陣的資料,是晶體相分析和取向分析中非常有用的信息。b高階勞厄帶
通過(guò)倒易原點(diǎn)O*的零層倒易平面上的倒易陣點(diǎn)材料測(cè)試與分析技術(shù)-72-電子衍射課件
標(biāo)定方法:采用廣義晶帶定律:hu+kv+lw=NN=01-12-2…標(biāo)定,
只要標(biāo)定出高階勞厄帶的一個(gè)斑點(diǎn)指數(shù),就可參照零階勞厄帶中的斑點(diǎn)指數(shù),將高階勞厄帶中的其它斑點(diǎn)指數(shù)標(biāo)定出來(lái)。標(biāo)定方法:采用廣義晶帶定律:c二次衍射原理:電子通過(guò)晶體時(shí),產(chǎn)生的較強(qiáng),它們常??梢宰鳛樾碌娜肷渚€,在晶體中再次產(chǎn)生衍射?,F(xiàn)象:重合:強(qiáng)度反常;不重合:多出斑點(diǎn)或出現(xiàn)“禁止斑點(diǎn)”。
場(chǎng)合:多發(fā)生在兩相合金衍射花樣內(nèi),如基體與析出相;同結(jié)構(gòu)不同方位的晶體之間,如孿晶,晶界附近;同一晶體內(nèi)部。c二次衍射原理:電子通過(guò)晶體時(shí),產(chǎn)生的較強(qiáng),它們常常可以判斷:二次衍射起因于花樣的對(duì)稱(chēng)性,所以可以通過(guò)將試樣繞強(qiáng)衍射斑點(diǎn)傾斜10°左右以產(chǎn)生雙束條件,即透射束和一強(qiáng)衍射束。若起因于二次衍射,在雙束條件政斑點(diǎn)就會(huì)消失;若部分強(qiáng)度起因于這種作用,強(qiáng)度就會(huì)減弱。也可用二次衍射斑形成中心暗場(chǎng)象來(lái)區(qū)分,如晶界會(huì)亮。判斷:二次衍射起因于花樣的對(duì)稱(chēng)性,所以可以通過(guò)將試樣繞強(qiáng)衍射d孿晶原理:在凝固、相變和再結(jié)晶變形過(guò)程中,晶體內(nèi)的一部分相對(duì)于基體按一定的對(duì)稱(chēng)關(guān)系成長(zhǎng),即形成孿晶。如以孿晶面為鏡面反映,或以孿晶面的法線為軸,旋轉(zhuǎn)60°、90°、120°、180°,多數(shù)為180°,可以與另一晶體相重。晶體中的這種孿晶關(guān)系自然也反映在相應(yīng)的倒易點(diǎn)陣中,從而由相應(yīng)的衍射花樣中反映出來(lái)?,F(xiàn)象:出現(xiàn)的額外孿晶斑與基體斑有一定的距離,如立方晶系中為1/3。判斷:傾斜試樣或用暗場(chǎng)。d孿晶原理:在凝固、相變和再結(jié)晶變形過(guò)程中,晶體內(nèi)的一e有序化與長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)原理:無(wú)序、有序轉(zhuǎn)變時(shí)出現(xiàn)反常衍射。如面心立方-簡(jiǎn)單立方。有序合金的衍射花樣中出現(xiàn)的超點(diǎn)陣(超結(jié)構(gòu))衍射斑是有序的確鑿證據(jù)。超點(diǎn)陣反向強(qiáng)度取決于所含異類(lèi)原子散射振幅之差,一般較弱。長(zhǎng)周期:有序疇在某方向的規(guī)則排列。其衍射花樣的特征是,除基體衍射斑點(diǎn)外,還出現(xiàn)一系列間隔較密的微弱斑點(diǎn)。e有序化與長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)原理:無(wú)序、有序轉(zhuǎn)變時(shí)出現(xiàn)反常衍射。如f調(diào)幅結(jié)構(gòu)原理:在某些穩(wěn)定的第二相生成之前,固溶體中常常產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象,溶質(zhì)原子在某些特定的晶面上偏聚。這樣在每個(gè)溶質(zhì)原子富集區(qū)兩側(cè)就有可能出現(xiàn)溶質(zhì)原子的貧乏區(qū),形成相繼交替的周期性層狀結(jié)構(gòu)。特征:只在hkl斑點(diǎn)兩側(cè)出現(xiàn)衛(wèi)星斑,在透射斑兩側(cè)不產(chǎn)生。f調(diào)幅結(jié)構(gòu)原理:在某些穩(wěn)定的第二相生成之前,固溶體中常常產(chǎn)7.1透射電子的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用7.2電子衍射7.3透射電子顯微分析樣品制備7.4薄晶體樣品的衍射成像原理第7章透射電子顯微分析7.1透射電子的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第7章透射電子顯微分析7.2電子衍射
7.2.1電子衍射基本公式和相機(jī)常數(shù)
7.2.2選區(qū)電子衍射
7.2.3常見(jiàn)的幾種電子衍射譜
7.2.4電子衍射花樣的標(biāo)定
7.2電子衍射
電鏡中的電子衍射,其衍射幾何與X射線完全相同,都遵循布拉格方程所規(guī)定的衍射條件和幾何關(guān)系,衍射方向可以由厄瓦爾德球(反射球)作圖求出。因此,許多問(wèn)題可用與X射線衍射相類(lèi)似的方法處理,即電鏡中的電子衍射,其衍射幾何與X射線完全相同,都遵循布拉電子衍射與X射線衍射相比的優(yōu)點(diǎn)
電子衍射能在同一試樣上將形貌觀察與結(jié)構(gòu)分析結(jié)合起來(lái)。電子波長(zhǎng)短,單晶的電子衍射花樣婉如晶體的倒易點(diǎn)陣的一個(gè)二維截面在底片上放大投影,從底片上的電子衍射花樣可以直觀地辨認(rèn)出一些晶體的結(jié)構(gòu)和有關(guān)取向關(guān)系,使晶體結(jié)構(gòu)的研究比X射線簡(jiǎn)單。物質(zhì)對(duì)電子散射主要是核散射,因此散射強(qiáng),約為X射線一萬(wàn)倍,曝光時(shí)間短。電子衍射與X射線衍射相比的優(yōu)點(diǎn)
電子衍射能在同一試樣上將形貌
不足之處電子衍射強(qiáng)度有時(shí)幾乎與透射束相當(dāng),以致兩者產(chǎn)生交互作用,使電子衍射花樣,特別是強(qiáng)度分析變得復(fù)雜,不能像X射線那樣從測(cè)量衍射強(qiáng)度來(lái)廣泛的測(cè)定結(jié)構(gòu)。由于電子波長(zhǎng)短,θ角小,測(cè)量斑點(diǎn)位置精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比X射線低,因此很難用于精確測(cè)定點(diǎn)陣常數(shù)。散射強(qiáng)度高導(dǎo)致電子透射能力有限,要求試樣薄,這就使試樣制備工作較X射線復(fù)雜。
不足之處電子衍射強(qiáng)度有時(shí)幾乎與透射束相當(dāng),以致兩者產(chǎn)生交互7.2.1電子衍射基本公式和相機(jī)常數(shù)gR
物鏡后焦面上形成一幅斑點(diǎn)花樣經(jīng)物鏡下面的各透鏡再次放大后投射到觀察屏上,形成我們觀察到的衍射花樣。7.2.1電子衍射基本公式和相機(jī)常數(shù)gR物鏡后焦面上形電子衍射基本公式:Rhkldhkl=L(7-5)或Rhkl=Lghkl
(7-6)Rhkl:衍射斑與透射斑距離dhkl:(hikili)晶面間距:入射電子束波長(zhǎng)L:樣品到照相底板的距離ghkl:倒易矢量令K=L為相機(jī)常數(shù),通常可以利用金膜衍射花樣或者利用已知晶體結(jié)構(gòu)單晶體的衍射花樣測(cè)定(具體見(jiàn)衍射花樣分析部分)。電子衍射基本公式:7.2.2選區(qū)電子衍射獲取衍射花樣的方法是光闌選區(qū)衍射和微束選區(qū)衍射,前者多在5平方微米以上,后者可在0.5平方微米以下,這里主要講述前者。光闌選區(qū)衍射是通過(guò)在物鏡像平面上插入選區(qū)光闌限制參加成像和衍射的區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)的。另外,電鏡的一個(gè)特點(diǎn)就是能夠做到選區(qū)衍射和選區(qū)成像的一致性。7.2.2選區(qū)電子衍射獲取衍射花樣的方法是光闌選區(qū)衍射和微
選區(qū)成像
選區(qū)衍射
選區(qū)成像
選區(qū)衍射選區(qū)形貌選區(qū)衍射斑點(diǎn)選區(qū)形貌選區(qū)衍射斑點(diǎn)選區(qū)衍射操作步驟:
1.插入選區(qū)光欄,套住欲分析的物相,調(diào)整中間鏡電流使選區(qū)光欄邊緣清晰,此時(shí)選區(qū)光欄平面與中間鏡物平面相重合;2.調(diào)整物鏡電流,使選區(qū)內(nèi)物像清晰,此時(shí)樣品的一次像正好落在選區(qū)光欄平面上,即物鏡像平面、中間鏡物面、光欄面三面重合;選區(qū)衍射操作步驟:
3.抽出物鏡光欄,減弱中間鏡電流,使中間鏡物平面移到物鏡背焦面,熒光屏上可觀察到放大的電子衍射花樣;
4.用中間鏡旋鈕調(diào)節(jié)中間鏡電流,使中心斑最小最圓,其余斑點(diǎn)明銳,此時(shí)中間鏡物面與物鏡背焦面相重合;
5.減弱第二聚光鏡電流,使投影到樣品上的入射束散焦(近似平行束),攝照(30s左右)。3.抽出物鏡光欄,減弱中間鏡電流,使中間鏡物平面移到物鏡7.2.3常見(jiàn)的幾種電子衍射譜1.單晶電子衍射譜7.2.3常見(jiàn)的幾種電子衍射譜1.單晶電子衍射譜2.多晶電子衍射譜2.多晶電子衍射譜3.復(fù)雜電子衍射花樣100nm167mabcFig.6TEMmicrostructureofNo.2alloysafter350℃/6hhomogenizationa-darkfieldimageb-brightfieldimagec-electrondiffractionpattern3.復(fù)雜電子衍射花樣100nm167mabcFig.67.2.4電子衍射花樣的標(biāo)定
花樣分析分為兩類(lèi):
①結(jié)構(gòu)已知,確定晶體缺陷及有關(guān)數(shù)據(jù)或相關(guān)過(guò)程中的取向關(guān)系;
②結(jié)構(gòu)未知,利用它鑒定物相。指數(shù)標(biāo)定是基礎(chǔ)。多晶體電子衍射花樣的標(biāo)定單晶體電子衍射花樣的標(biāo)定復(fù)雜電子衍射花樣分析7.2.4電子衍射花樣的標(biāo)定花樣分析分為兩類(lèi):多晶體1)多晶體電子衍射花樣的標(biāo)定
a.花樣
與X射線衍射法所得花樣的幾何特征相似,由一系列不同半徑的同心圓環(huán)組成,是由輻照區(qū)內(nèi)大量取向雜亂無(wú)章的細(xì)小晶體顆粒產(chǎn)生。
多晶體金試樣的衍射花樣1)多晶體電子衍射花樣的標(biāo)定a.花樣多晶體金試樣的衍射
d值相同的同一(hkl)晶面族所產(chǎn)生的衍射束,構(gòu)成以入射束為軸,2θ為半頂角的圓錐面,它與照相底板的交線即為半徑為R=Lλ/d=K/d的圓環(huán)。R和1/d存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。對(duì)立方晶系:1/d2=(h2+k2+l2)/a2=N/a2,由R2比值確定環(huán)指數(shù)和點(diǎn)陣類(lèi)型。d值相同的同一(hkl)晶面族所產(chǎn)生的衍射束,構(gòu)成以入射b.分析方法1)晶體結(jié)構(gòu)已知:測(cè)R、算R2、分析R2比值的遞增規(guī)律、定N、求(hkl)和a。
如已知K,也可由d=K/R求d對(duì)照ASTM求(hkl)。2)晶體結(jié)構(gòu)未知:測(cè)R、算R2、Ri2/R12,找出最接近的整數(shù)比規(guī)律、根據(jù)消光規(guī)律確定晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型、寫(xiě)出衍射環(huán)指數(shù)(hkl),算a。
如已知K,也可由d=K/R求d對(duì)照ASTM求(hkl)和a,確定樣品物相。b.分析方法1)晶體結(jié)構(gòu)已知:測(cè)R、算R2、分析R2比值的遞c.主要用途已知晶體結(jié)構(gòu),標(biāo)定相機(jī)常數(shù),一般用Au,F(xiàn)CC,a=0.407nm,也可用內(nèi)標(biāo)。物相鑒定:大量彌散的萃取復(fù)型粒子或其它粉末粒子。c.主要用途已知晶體結(jié)構(gòu),標(biāo)定相機(jī)常數(shù),一般用Au,F(xiàn)CC,d值比較法
標(biāo)定步驟1、測(cè)量圓環(huán)半徑Ri(通常是測(cè)量直徑Di,Ri=Di/2,這樣測(cè)量的精度較高)。2、由d=Lλ/R式,計(jì)算d,并與已知晶體粉末卡片或d值表上的d比較,確定各環(huán){hkl}i。
d值比較法標(biāo)定步驟R2比值規(guī)律對(duì)比法
R2比值規(guī)律對(duì)比法與我們?cè)谇懊娴掳莼訕?biāo)定中介紹的方法完全相同其實(shí)德拜花樣就是多晶衍射環(huán)被矩形截取的部分R2比值規(guī)律對(duì)比法R2比值規(guī)律對(duì)比法與我們?cè)谇懊娴掳莼訕?biāo)例:標(biāo)定TiC多晶電子衍射圖編號(hào)12345Di19.0
22.231.636.638.518.5 21.530.035.0 37.0Ri9.38 10.9315.3617.8818.88Ri2 87.89119.36236.39319.52356.27Ri2/R12 1 1.362.693.644.05(Ri2/R12)×3
3
4.078.0710.91
12.16N3 4 811 12{hkl}i 111 200 220311 222例:標(biāo)定TiC多晶電子衍射圖編號(hào)1例:相機(jī)常數(shù)L的確定例:相機(jī)常數(shù)L的確定2)單晶體電子衍射花樣的標(biāo)定
微區(qū)晶體分析往往是單晶或?yàn)閿?shù)不多的幾個(gè)單晶復(fù)合衍射花樣。
a.花樣特征規(guī)則排列的衍射斑點(diǎn)。它是過(guò)倒易點(diǎn)陣原點(diǎn)的一個(gè)二維倒易面的放大像。R=Kg大量強(qiáng)度不等的衍射斑點(diǎn)。有些并不精確落在Ewald球面上仍能發(fā)生衍射,只是斑點(diǎn)強(qiáng)度較弱。倒易桿存在一個(gè)強(qiáng)度分布。2)單晶體電子衍射花樣的標(biāo)定微區(qū)晶體分析往往是單晶或b.花樣分析任務(wù):確定花樣中斑點(diǎn)的指數(shù)及其晶帶軸方向[uvw],并確定樣品的點(diǎn)陣類(lèi)型和位向。方法:有三種,指數(shù)直接標(biāo)定法、比值法(嘗試-校核法)、標(biāo)準(zhǔn)衍射圖法。選擇靠近中心透射斑且不在一條直線上的斑點(diǎn),測(cè)量它們的R,利用R2比值的遞增規(guī)律確定點(diǎn)陣類(lèi)型和這幾個(gè)斑點(diǎn)所屬的晶面族指數(shù)(hkl)等。b.花樣分析(1)指數(shù)直接標(biāo)定法:(已知樣品和相機(jī)常數(shù)L)
可分別計(jì)算產(chǎn)生這幾個(gè)斑點(diǎn)的晶面間距d=L/R并與標(biāo)準(zhǔn)d值比較直接寫(xiě)出(hkl)。也可事先計(jì)算R2/R1,R3/R1,和R1、R2間夾角,據(jù)此進(jìn)行標(biāo)定。(1)指數(shù)直接標(biāo)定法:(已知樣品和相機(jī)常數(shù)L)111lkh222lkh333lkh222lkh1R1j2R333lkh111lkh111133°82024133000111204能使斑點(diǎn)花樣指數(shù)化的兩個(gè)特征量根據(jù)d=L/R查PDF卡片得出花樣指數(shù)標(biāo)定的結(jié)果(1)指數(shù)直接標(biāo)定法:(已知樣品和相機(jī)常數(shù)L)
可分別計(jì)算產(chǎn)生這幾個(gè)斑點(diǎn)的晶面間距d=L/R并與標(biāo)準(zhǔn)d值比較直接寫(xiě)出(hkl)。也可事先計(jì)算R2/R1,R3/R1,和R1、R2間夾角,據(jù)此進(jìn)行標(biāo)定。111lkh222lkh333lkh222lkh1R1j2R(2)比值法(嘗試-校核法):物相未知根據(jù)Ri/R1比值查表或Ri2/R12比值查表,再利用Ri之間的夾角來(lái)校驗(yàn)。任取(h1k1l1),而第二個(gè)斑點(diǎn)的指數(shù)(h2k2l2),應(yīng)根據(jù)R1與R2之間的夾角的測(cè)量值是否與該兩組晶面的夾角相符來(lái)確定。夾角公式為:再根據(jù)矢量加和公式,求出全部的斑點(diǎn)指數(shù)。R3=R1+R2,R3’=-R3任取不在一條直線上的兩斑點(diǎn)確定晶帶軸指數(shù)B=r=RB
RA(2)比值法(嘗試-校核法):物相未知再根據(jù)矢量加和公式,求ACDB011211411004002000低碳合金鋼基體的電子衍射花樣底版負(fù)片描制圖例:ACDB011211411004002000低碳合金鋼基體的例:上圖是由某低碳合金鋼薄膜樣品的區(qū)域記錄的單晶花樣,以這些說(shuō)明分析方法:選中心附近A、B、C、D四斑點(diǎn),測(cè)得RA=7.1mm,RB=10.0mm,
RC=12.3mm,RD=21.5mm,同時(shí)用量角器測(cè)得R之間的夾角分別為(RA,RB)=900,(RA,RC)=550,(RA,RD)=710例:上圖是由某低碳合金鋼薄膜樣品的區(qū)域記錄的單晶花樣,以這些求得R2比值為2:4:6:18,RB/RA=1.408,RC/RA=1.732,RB/RA=3.028,表明樣品該區(qū)為體心立方點(diǎn)陣,A斑N為2,{110},假定A為(1,-1,0)。B斑點(diǎn)N為4,表明屬于{200}晶面族,初選(200),代入晶面夾角公式得夾角為450(實(shí)際為900),不符,發(fā)現(xiàn)(002)與之相符,所以B為(002)。求得R2比值為2:4:6:18,RC=RA+RB,C為(1,-2,1),N=6與實(shí)測(cè)R2比值的N一致,查表或計(jì)算夾角為54.740,與實(shí)測(cè)的550相符,
RE=2RB,E為(004)RD=RA+RE=(1,-1,4),查表或計(jì)算(1,-1,0)與(1,-1,4)的夾角為70.530,依此類(lèi)推可標(biāo)定其余點(diǎn)。RC=RA+RB,
已知K=14.1mmA,用公式d=K/R,得dA=1.986A,dB=1.410A,dC=1.146A,dD=0.656A,查PDF卡發(fā)現(xiàn)與-Fe的標(biāo)準(zhǔn)d值相符,由此確定樣品上該微區(qū)為鐵素體。選取R1=RB=(002),R2=RA=(1,-1,0),求得晶帶軸指數(shù)B=RB
RA=
[110]已知K=14.1mmA,用公式d=K/R,得dA=1.一般要有幾套斑點(diǎn)才能分析未知物相:(P92表7-1)衍射花樣為平行四邊形,七個(gè)晶系均可正方形,可能為四方或立方六角形,可能晶系為六方、三角、立方如果上述三個(gè)花樣均由同一試樣同一部位產(chǎn)生,則此晶體只能屬于立方晶系一般要有幾套斑點(diǎn)才能分析未知物相:?jiǎn)尉Щ拥牟晃ㄒ恍员憩F(xiàn)形式:
同一衍射花樣有不同的指數(shù)化結(jié)果產(chǎn)生原因:頭兩個(gè)斑點(diǎn)的任意性二次對(duì)稱(chēng)性偶合不唯一性,常出現(xiàn)于立方晶系的中高指數(shù),如(352)和(611),(355)和(173)單晶花樣的不唯一性表現(xiàn)形式:影響:物相分析,可不考慮;但作取向關(guān)系、計(jì)算缺陷矢量分析時(shí)必須考慮。消除辦法:轉(zhuǎn)動(dòng)晶體法,讓斑點(diǎn)自洽。借助復(fù)雜電子衍射花樣分析,如雙晶帶衍射花樣、高階勞厄帶花樣分析。影響:3)復(fù)雜電子衍射花樣分析簡(jiǎn)單花樣:?jiǎn)钨|(zhì)或均勻固溶體的散射,由近似
平行于B的晶帶軸所產(chǎn)生。復(fù)雜花樣:在簡(jiǎn)單花樣中出現(xiàn)許多“額外斑點(diǎn)”,分析目的在于辯認(rèn)額外信息,排除干擾。3)復(fù)雜電子衍射花樣分析簡(jiǎn)單花樣:?jiǎn)钨|(zhì)或均勻固溶體的散射,原因:Ewald球是一個(gè)有一定曲率的球面,可能使兩個(gè)晶帶軸指數(shù)相差不大
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2024年山東省濟(jì)寧市中考生物試題卷(含答案解析)+2023年中考生物及答案
- 閑置房源托管合同模板
- 工程廣告安裝合同模板
- 雇用護(hù)青人員合同模板
- 小區(qū)衛(wèi)生合同模板
- 老板用工合同模板
- 飯店廚具變賣(mài)合同模板
- 續(xù)簽用人合同模板
- 房產(chǎn)渠道合同模板
- 白酒購(gòu)銷(xiāo)運(yùn)輸合同模板
- 湖南兒童塑膠跑道施工方案
- 《高脂血癥健康宣教》課件
- 足球-正面頭頂球教案
- 2023-2024學(xué)年安徽省縣中聯(lián)盟高二上學(xué)期10月聯(lián)考物理試卷和答案
- 高中歷史學(xué)科課堂教學(xué)評(píng)價(jià)量表(試用)
- 廣東省通用安裝工程綜合定額(2018)Excel版
- 《高鐵乘務(wù)安全管理及應(yīng)急處置》課程教案-崔藝琳編寫(xiě)
- 校際公開(kāi)課邀請(qǐng)函
- 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)構(gòu)建方案
- 《“齊魯大地”-山東省》1
- 服裝家居服成品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論