25
释
平行于晶体表面的层错
对于无层错区域，衍射波振幅为
g
i g
t
exp2[is•z]dz
α=±2nπ时，层错将不显示衬度，即不可见；而
当α=±2π/3时，将在图像中观察到 电子显微镜第四章电镜显微图象解 它们的衬24度.
释
层错的衬度特征
• 平行于晶体表面的层错:层错区显示
为均匀的亮区或暗区;
• 倾斜于晶体表面的层错:表现为平行
于层错面与薄膜表面交线的亮暗相 间条纹.
电子显微镜第四章电镜显微图象解
i exp( 2is • z ) exp( 2ig • R )]dz
g
电子显微镜第四章电镜显微图象解
17
释
缺陷晶体柱体底部衍射波的合成振幅
g i g 0 tex 2 p i[• sz]ex 2 p i[g •R ]dz
与理想晶体柱体底部衍射波的合成振幅
g
i g
t
exp2[is•z]dz
0
二. 衍衬象运动学原理
• 透射电镜衍射衬度是由样品底表面不同
部位的衍射束强度存在差异而造成的。 要深入理解和正确解释透射电镜衍衬像 的衬度特征，就需要对衍射束的强度进 行计算。
• 动力学衍射
• 运动学衍射
电子显微镜第四章电镜显微图象解
1
释
1. 运动学理论的基本假设
• 双束假设
入射束 I入
I入= I透+I衍 k’ - k = g + s
i exp[ 2 ig • r ] exp[ 2 is • r ]dz g
i exp[ 2 is • z ]dz g
电子显微镜第四章电镜显微图象解
5
释
柱体底部衍射波的合成振幅
i t
g
g
exp2[is•z]dz
0
积分结果
g
isin(st)eist g s
衍射束强度 ----衍衬运动学基本方程
电子显微镜第四章电镜显微图象解
9
释
晶体样品楔形边缘处的等厚条纹
电子显微镜第四章电镜显微图象解
10
释
晶显微镜第四章电镜显微图象解
11
释
•衍射强度随晶体位向的变化
电子显微镜第四章电镜显微图象解
12
释
在衍衬图象中对应于s=0的Ig max亮线(暗场)或暗 线(明场)两侧,还有亮,暗相间的条纹出现,(因为
2
k
k’
sG g
O*
I 电子显微透镜第射四束章电镜透显微图象解
释
厄瓦尔德球
衍射束 I衍
2
• 假定透射束和衍射束之间不存在相互
作用
• 不考虑电子束在晶体样品内的多次反
射吸收
• 柱体近似
在计算样品下表面衍射波强度时，假
设将样品分割为贯穿上下表面的一个
个小柱体(直径约2nm)，而且相邻柱体
中的电子波互不干扰。 电子显微镜第四章电镜显微图象解
15
释
3. 非理想晶体的衍射强度
电子显微镜第四章电镜显微图象解
16
释
i dg g exp[2i(k'k)•r]dz i exp[2i(g s)•r]dz
g
r r’
d g
i g
exp[
2i(k ' k ) • r ' ]dz
i exp[ 2i( g s) • (r R )]dz g
i exp[ 2i( g • r s • r g • R s • R )]dz g
• g·R值直接影响缺陷的衬度.对于给定的缺
陷，R（x,y,z）是确定的；g是用以获得衍射衬
度的某一发生强烈衍射的晶面倒易矢量。通过样
品台的倾转，选用不同的g成像，获得不同的
g·R值.
如果g · R=整数 (0,1,2,… ),则α=2π
的整数倍,此时缺陷的衬度将消失，即在图像中
缺陷不可见。如果g · R ≠整数 ,则α≠ 2π
21
释
位错衬度
电子显微镜第四章电镜显微图象解
22
释
•层错的衬度
rj rj+R
R
层错面
P
C
Ⅰ
O
Q
Ⅱ
D P〃
层错是晶体中最简单的平面型缺陷，
是晶体内局部区域原子面的堆垛顺序
发生了差错，即层错面两侧的晶体发
生了相对位移R。
电子显微镜第四章电镜显微图象解
23
释
•层错总是发生在密排的晶体学平面上，典型
的如面心立方晶体的{111}平面上，层错面两侧
相比较,衍射振幅的表达式内出现了一个
附加因子exp(-2πi g · R )，如令α=2π
g ·R ，即有一个附加因子e -iα，亦即附
加位相角α=2π g ·R 。
电子显微镜第四章电镜显微图象解
18
释
• 附加位相角α=2πg·R的引入将使缺陷附近 物点的衍射强度有别于无缺陷的区域，从而使缺 陷在衍衬图像中产生相应的衬度。
的整数倍,此时缺陷的衬度将出现，即在图像中
缺陷可见。
电子显微镜第四章电镜显微图象解
19
释
4. 晶体缺陷衍衬分析
• 位错的衬度
电子显微镜第四章电镜显微图象解
20
释
刃 型 位 错 衬 度
•位错线像总是出 现在它的实际位置 的一侧或另一侧。 •位错线像总是有 一定的宽度.
的
产
生
及
其
特
征
电子显微镜第四章电镜显微图象解
峰值强度迅速减弱,条纹数目不会很多),同一亮
线或暗线所对应的样品位置,晶面具有相同的位
向(s相同),所以这种衬度特征也叫做等倾条纹.
电子显微镜第四章电镜显微图象解
13
释
弯曲消光条纹(等倾条纹)的形成
s=0
s=0
电子显微镜第四章电镜显微图象解 释
明场象
14
弯曲试样的明场像
电子显微镜第四章电镜显微图象解
2 sin2(st)
Ig g2 (s)2
电子显微镜第四章电镜显微图象解
6
释
透射波强度和衍射波强度在晶体深度方向 做周期性振荡,振荡的周期叫做消光距离.
电子显微镜第四章电镜显微图象解
7
释
关于
Ig
2 g2
sin2(st) (s)2
的讨论
•衍射强度随样品厚度的变化
电子显微镜第四章电镜显微图象解
8
释
等厚条纹的产生
3
释
k
k’
计算每个柱体下表面的衍射强度，汇
合一起就组成一幅由各柱体衍射强度
组成的衍衬象，这样处理问题的方法，
称为柱体近似。
电子显微镜第四章电镜显微图象解
4
释
2. 理想晶体的衍射强度
在衍射方向上产生的散射波振幅为
t
r
z
dz
k
k’
d g
i g
exp[
2 i(k ' k ) •
r ]dz
i exp[ 2 i ( g s ) • r ]dz g
分别是位向相同的两块理想晶体。
•对于面心立方晶体的{111}层错，R可以是±1/3
〈111〉或者± 1/6〈112〉。计算下部晶体的附
加位相角α=2πg·R，可得
2 (h k l) 3
或者
2 (h k 2l)
6
面心立方晶体的操作反射g为hkl全奇或全偶，
所以α只有0和±2π/3三种可能的值。显然，当