电子衍射110928课件.ppt
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- 电子衍射 110928 课件
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1、衍射方向可以由厄瓦尔德球衍射方向可以由厄瓦尔德球(反反射球射球)作图求出,许多问题可用与作图求出,许多问题可用与X射射线衍射相类似的方法处理线衍射相类似的方法处理.第四章第四章 电子衍射电子衍射电镜中的电子衍电镜中的电子衍射,其衍射几何与射,其衍射几何与X射射线完全相同线完全相同,都遵循布都遵循布拉格方程所规定的衍拉格方程所规定的衍射条件和几何关系射条件和几何关系.1.电子衍射能在同一试样上将电子衍射能在同一试样上将形貌观察与结构分形貌观察与结构分析结合析结合起来。起来。2.电子波长短,单晶的电子衍射花样婉如晶体的电子波长短,单晶的电子衍射花样婉如晶体的倒易点阵的一个二维截面在底片上放大投影,
2、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从底片上的电子衍射花样可以直观地辨认直观地辨认出一出一些晶体的结构和有关取向关系,使晶体结构的些晶体的结构和有关取向关系,使晶体结构的研究比研究比X射线简单。射线简单。3.物质对电子散射主要是核散射,因此散射强,物质对电子散射主要是核散射,因此散射强,约为约为X射线一万倍,射线一万倍,曝光时间短曝光时间短。不足之处不足之处 本章重点本章重点空间点阵结构基元晶体结构空间点阵结构基元晶体结构晶面晶面:(:(hkl),hkl晶向晶向:,uvw晶带晶带:平行晶体空间同一晶向的所有晶面的总称:平行晶体空间同一晶向的所有晶面的总称 ,uvw
3、4.1 电子衍射原理电子衍射原理ababbaababab=90oab=120oabcaaaaabcabcabc平面在三个坐标轴的截距平面在三个坐标轴的截距a/h,b/k,c/l,点阵平面的指数就定点阵平面的指数就定义为义为hkl(hkl为整数且无公约数)为整数且无公约数)。坐标原点到。坐标原点到hkl平面的距离平面的距离dhkl称为晶面间距。称为晶面间距。从原点发出的射线在三个坐标轴的投影为从原点发出的射线在三个坐标轴的投影为ua,vb,wc,(,(uvw为整数且无公约数)称为点阵方向或晶向为整数且无公约数)称为点阵方向或晶向uvw。4.1.2 Bragg定律定律晶体内部晶体内部使电子的弹性散
4、射可在一定方向上加使电子的弹性散射可在一定方向上加强,在其他方向削弱,因而产生电子衍射花样。强,在其他方向削弱,因而产生电子衍射花样。一束波长为一束波长为的平面单色电子的平面单色电子波被一族面间距为波被一族面间距为dHKL的的hkl晶面散晶面散射的情况,各晶面散射线干涉加强射的情况,各晶面散射线干涉加强的条件是的条件是反射面法线反射面法线TSROqqndhklsin2nhnknlhkldndqsin)(2ndhkl可把任意可把任意hkl晶面组的晶面组的n级衍射看成是与之平行,但晶级衍射看成是与之平行,但晶面间距比面间距比hkl晶面组小晶面组小n倍的倍的(nh nk nl)晶面组的一级衍射,晶面
5、组的一级衍射,这样布喇格定律可改写为常见的形式:这样布喇格定律可改写为常见的形式:qsin2d布喇格定律描述了晶体产生布喇格衍射的几何条件,布喇格定律描述了晶体产生布喇格衍射的几何条件,它是分析电子衍射花样的基础。可将上式改写为它是分析电子衍射花样的基础。可将上式改写为12sindq假设透射电镜的加速电压为假设透射电镜的加速电压为100kV,则,则=0.037常见的晶体的晶面间距为常见的晶体的晶面间距为10-1nm数量级数量级 sin=/2dHKL=10-210-21o 这表明能产生布喇格衍射的这表明能产生布喇格衍射的晶面几乎平行于入射电子束晶面几乎平行于入射电子束。d2这说明对于给定的晶体样
6、品,只有当入射波长小于等于两这说明对于给定的晶体样品,只有当入射波长小于等于两倍的晶面间距,才能产生布喇格衍射。高能电子束的波长比倍的晶面间距,才能产生布喇格衍射。高能电子束的波长比X射线短得多,故电子束比射线短得多,故电子束比X射线更容易产生布喇格衍射。射线更容易产生布喇格衍射。例例与正点阵相对应的与正点阵相对应的量纲长度为量纲长度为长度长度-1的一个三维空间的一个三维空间(倒易空间)点阵。(倒易空间)点阵。傅里叶傅里叶变换变换傅里叶傅里叶变换变换VbabacbacVacacbacbVcbcbacba)(*)(*)(*在倒易点阵中,由原点在倒易点阵中,由原点O*指向任一倒易指向任一倒易hkl
7、的倒易矢量定义为的倒易矢量定义为*lckbhaghkl(1)倒易矢量倒易矢量ghkl垂直于正空间点阵的(垂直于正空间点阵的(hkl)晶面,且它的)晶面,且它的长度等于正点阵中相应晶面间距的倒数,即长度等于正点阵中相应晶面间距的倒数,即hklhkldg1(2)倒易点阵中的一个点倒易点阵中的一个点hkl 正空间点正空间点阵中的一组晶面(阵中的一组晶面(hkl).Nwlvkuhwvulkhwvulkhcba*c*b*ag.rb*a*000100010110g110220d110g110bar110Bragg定律图解定律图解将布喇格定律改写为将布喇格定律改写为q/2/1sindqOAGAOdgOGhk
8、lhkl/2/1将此公式表示成将此公式表示成AGON NG Gd dq qgK0KgOq q以中心以中心O为中心,为中心,以以1/为半径作球,为半径作球,则则A、O、G都在球都在球面上,这个球称为面上,这个球称为爱瓦尔德球爱瓦尔德球.表示电子入射方向,它照射到位于表示电子入射方向,它照射到位于O处的晶体上,一部分透射出处的晶体上,一部分透射出去,一部分使晶面去,一部分使晶面(hkl)在在OG(Kg)方向上产生衍射。爱瓦尔德球是布喇方向上产生衍射。爱瓦尔德球是布喇格定律的图解,能直观地显示晶体产生衍射的几何关系。格定律的图解,能直观地显示晶体产生衍射的几何关系。AO若有倒易点阵若有倒易点阵G(指
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