文档介绍：1
第二篇材料电子显微分析
第八章电子光学基础
第九章透射电子显微镜
第十章电子衍射
第十一章晶体薄膜衍衬成像分析
第十二章高分辨透射电子显微术
第十三章扫描电子显微镜
第十四章电子背散射衍射分析技术
第十五章电子探针显微分析
第十六章其他显微结构分析方法
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第十章电子衍射
本章主要内容
第一节概述
第二节电子衍射原理
第三节电子显微镜中的电子衍射
第四节单晶体电子衍射花样的标定
第五节复杂电子衍射花样
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常见的电子衍射花样
晶态、准晶态和非晶态物质的衍射花样见图10-1
图10-1 常见的电子衍射花样
a) 单晶体 b) 多晶体 c) 准晶体 d) 非晶体
a)
b)
c)
d)
第一节概述
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电子衍射的特点
与X射线衍射相比,电子衍射具有如下特点:
1) 电子波波长很小,故衍射角2很小(约10-2rad)、反射球半
径(1/)很大,在倒易原点O*附近的反射球面接***面
2) 透射电镜样品厚度t 很小,导致倒易阵点扩展量(1/t)很大,
使略偏离布拉格条件的晶面也能产生衍射
3) 当晶带轴[uvw]与入射束平行时,在与反射球面相切的零层
倒易面上, 倒易原点O*附近的阵点均能与反射球面相截,
从而产生衍射,所以单晶衍射花样是二维倒易平面的投影
4) 原子对电子的散射因子比对X射线的散射因子约大4个数量
级, 故电子衍射强度较高,适用于微区结构分析,且拍摄
衍射花样所需的时间很短
第一节概述
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第二节电子衍射原理
一、布拉格定律
由X射线衍射原理已经知道,布拉格定律是晶面产生衍射
的必要条件, 它仍适用于电子衍射, 布拉格方程的一般形式
为
2dsin=
加速电压为100~200kV,电子束的波长为10-3nm数量级,而常
见晶体的面间距为10-1nm数量级,则有
sin=/ 2d 10-2
=10-2rad 1
表明电子衍射的衍射角很小,这是其衍射花样特征有别于X射
线衍射的主要原因之一
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二、倒易点阵与爱瓦尔德图解
(一) 倒易点阵的概念
1. 倒易点阵基本矢量的定义
设正点阵的基本矢量为a、b、c,定义相应的倒易点阵基本矢
量为a*、b*、c*(图10-2),则有
(10-1)
式中,V 是正点阵单胞的体积,有
(10-2)
倒易点阵基本矢量垂直于正点阵中与
其异名的二基本矢量决定的平面
第二节电子衍射原理
图10-2 倒、正空间基本矢量的关系
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二、倒易点阵与爱瓦尔德图解
(一) 倒易点阵的概念
1) 基本矢量
(10-2)
(10-3)
正倒点阵异名基本矢量点乘积为0 ,由此可确定倒易点阵基
矢的方向;同名基本矢量点乘积为1, 由此可确定倒易点阵
基矢的大小
第二节电子衍射原理
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二、倒易点阵与爱瓦尔德图解
(一) 倒易点阵的概念
2. 倒易点阵的性质
2) 倒易矢量在倒易空间内,由倒易原点O*指向坐标为hkl
的阵点矢量称倒易矢量,记为ghkl
(10-4)
倒易矢量ghkl与正点阵中的(hkl)晶面之间的几何关系为
(10-5)
倒易矢量ghkl可用以表征正点阵中对应的(hkl)晶面的特性(方
位和晶面间距),见图10-3
第二节电子衍射原理
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第二节电子衍射原理
二、倒易点阵与爱瓦尔德图解
(一) 倒易点阵的概念
2. 倒易点阵的性质
4) 对于正交晶系,有
(10-6)
对于立方晶系同指数晶向和
晶面互相垂直,即晶向[hkl]
是晶面(hkl) 的法线,
[hkl] // ghkl
图10-3 正、倒点阵的几何对应关系
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二、倒易点阵与爱瓦尔德图解
(二) 爱瓦尔德球图解
在倒易空间,以O为球心,1/为半径作一个球,置倒易
原点O*于球面上,从O向O*作入射波矢量 k (k = 1/),此球称
爱瓦尔德球(或称反射球),见图10-4
若(hkl)晶面对应的倒易阵点G落在反射
球面上,(hkl) 满足布拉格条件,有
k k = ghkl (10-7)
式中, ghkl为(hkl)的倒易矢量;k为衍
射波矢量, 代表(hkl) 晶面衍射束方向
爱瓦尔德球图解是布拉格定律的几何表
达形式, 可直观地判断(hkl) 晶面是否
满足布拉格条件
图10-4 爱瓦尔德球图解
第二节电子衍射原理