北航材料現(xiàn)代研究方法透射電子顯微鏡的成像原理

透射電子顯微鏡的成像原理透射電鏡像1、復(fù)型像：反映試樣外表形狀的像，襯度取決于復(fù)型試樣的原子序數(shù)和厚度；2、衍襯像：反映試樣內(nèi)部的構(gòu)造和完好性，來源于衍射光束；3、相襯像：由透射束和一束以上的衍射束相互關(guān)涉產(chǎn)生的像。2、衍射襯度像明場(chǎng)像暗場(chǎng)像晶體的衍襯像：由于晶體的取向不同，導(dǎo)致各個(gè)晶粒對(duì)電子的衍射才干不同所產(chǎn)生的襯度變化。晶體中的取向：多晶、析出物、缺欠多晶析出物共格半共格非共格位錯(cuò)一、復(fù)型透射電鏡像襯度：其中－入射束強(qiáng)度－復(fù)型試樣厚度－電子的衰減系數(shù)其中－阿伏加得羅常數(shù)－試樣的密度－原子量－原子散射截面，它表示原子散射一個(gè)電子的幾率

其中稱為質(zhì)量厚度

稱為質(zhì)量衰減系數(shù)金相組織復(fù)型像二、衍襯像：明場(chǎng)像與暗場(chǎng)像明場(chǎng)像的成像明場(chǎng)像：采用物鏡光欄擋住一切的衍射線，只讓透射光束經(jīng)過的成像。透過取向位置滿足布拉格關(guān)系的晶粒的電子束強(qiáng)度弱透過取向位置不滿足布拉格關(guān)系的晶粒的電子束強(qiáng)度強(qiáng)暗場(chǎng)像的成像暗場(chǎng)像：采用物鏡光欄擋住透射光束，只讓一束衍射光經(jīng)過的成像。透過取向位置滿足布拉格關(guān)系的晶粒的電子束強(qiáng)度強(qiáng)透過取向位置不滿足布拉格關(guān)系的晶粒的電子束強(qiáng)度弱暗場(chǎng)像暗場(chǎng)像和中心暗場(chǎng)像衍射襯度實(shí)際簡(jiǎn)稱為衍襯實(shí)際衍襯實(shí)際運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)際：不思索入射波與衍射波的相互作用動(dòng)力學(xué)實(shí)際：思索入射波與衍射波的相互作用三、完好晶體中衍襯像運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)際對(duì)于晶體，衍襯像來源于相關(guān)散射，即來源于衍射波1、有一個(gè)晶面嚴(yán)厲滿足布拉格條件：雙束條件2、入射波與任何晶面都不滿足布拉格條件，假設(shè)：a:透射波的強(qiáng)度幾乎等于入射波的強(qiáng)度；b:衍射束不再被晶面反射到入射線方向。運(yùn)動(dòng)學(xué)近似雙束動(dòng)力學(xué)近似運(yùn)動(dòng)學(xué)近似成立的條件：樣品足夠薄，入射電子遭到多次散射的時(shí)機(jī)減少到可以忽略的程度；衍射處于足夠偏離布拉格條件的位向，衍射束強(qiáng)度遠(yuǎn)小于透射束強(qiáng)度柱體近似模型電子束由試樣上外表A入射，在樣品下外表P點(diǎn)出射，透射束與衍射束相應(yīng)的間隔為：三、完好晶體中衍襯像運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)際對(duì)于晶體，衍襯像來源于相關(guān)散射，即來源于衍射波1、有一個(gè)晶面嚴(yán)厲滿足布拉格條件：雙束條件2、入射波與任何晶面都不滿足布拉格條件，假設(shè)：a:透射波的強(qiáng)度幾乎等于入射波的強(qiáng)度；b:衍射束不再被晶面反射到入射線方向。運(yùn)動(dòng)學(xué)近似雙束動(dòng)力學(xué)近似完好晶體衍射強(qiáng)度完好晶體運(yùn)動(dòng)學(xué)柱體近似將薄晶體分成許多小的晶柱，晶柱平行于Z方向。每個(gè)晶柱內(nèi)都含有一列元胞。假設(shè)每個(gè)晶柱內(nèi)電子衍射波不進(jìn)入其他晶柱，這樣只需把每個(gè)晶柱中的各個(gè)單胞的衍射波的和波求出，那么和波振幅的平方即為晶柱下面P點(diǎn)衍射波強(qiáng)度。各個(gè)晶柱下外表衍射波強(qiáng)度的差別那么構(gòu)成衍襯度像源

其中，，是單胞的基矢對(duì)于所思索的晶柱來說，因此，P0處的合成波振幅為

寫成積分方式由于很小，所以可寫為衍射波振幅的微分方式是衍射波強(qiáng)度公式：式中－單胞體積－衍射角之半－構(gòu)造振幅－電子波長－消光間隔等厚條紋等厚條紋〔s=常數(shù)，t變化〕衍射波強(qiáng)度：等厚條紋〔s=常數(shù)，t變化〕試樣斜面和錐形孔產(chǎn)生等厚條紋表示圖等厚條紋〔s=常數(shù)，t變化〕等厚條紋〔s=常數(shù)，t變化〕等傾干涉〔t=常數(shù)，s變化〕四、不完好晶體中衍襯像運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)際1、不完好晶體衍射強(qiáng)度公式所謂不完成晶體是指在完好晶體中引入諸如位錯(cuò)、層錯(cuò)、空位集聚引起的點(diǎn)陣崩塌、第二相和晶粒邊境等缺陷。在完好晶體中引入缺陷的普遍效應(yīng)，是使原來規(guī)那么陳列的周期點(diǎn)陣遭到破壞，點(diǎn)陣發(fā)生了短程或長程畸變。四、不完好晶體中衍襯像運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)際處置畸變晶體方法：1、把畸變晶體看成是部分倒易點(diǎn)陣矢量、或部分晶面間距發(fā)生變化：2、把畸變晶體看成是完好晶體的晶胞位置矢量發(fā)生變化，位置矢量由理想晶體缺陷晶體衍射波合波的振幅為缺陷晶體衍射波合成振幅為完好晶體的衍射強(qiáng)度公式是研討缺陷襯度的一個(gè)非常重要的參數(shù)位錯(cuò)衍襯像DislocationsinNi-basesuperalloyThemicrographshowsthedislocationstructurefollowingcreep,withdislocationsloopingaroundtheparticlesFinesecondaryγ’-particlesareformedinthespecimenFig.

10.

TheareacontainingthinZr–CparticlesandtinyZr-richparticlesintheannealedspecimenaftercreeptestat600

°C(100

MPa,9160

h,totaldeformation0.71%).Zoneaxisdiffractionpatternofbothmatrixandthinplate-likeZr–Cparticlesintheinsert.Twomatrixreflectionvectors(D03structure)aremarkedbyarrows.

Fig.1.

(a)Selectedarea140

nmdiameterofimagecontainingsingleSphaseparticle;(b)SAEDpatternfromtheselectedarea;(c)fastFouriertransformoftheimageintensityin(d),theHRTEMimageoftheembeddedparticlein(a);(e)microdiffractionpatternoftheprecipitateandsurroundingmatrix.

Fig.2.

TEMmicrographsandcorrespondingdiffractionpatternsoftheAA2324alloyintheWQ-270condition:(a)brightfield;(b)[0

0

1]AlSADpatternoftheSphaseprecipitateindarkcontrastin(a)withsurroundingmatrix(thestreaksemanatingfromthebrighterAlspotsareanartefactduetocamerasaturation);(c)simulatedSADpatterncorrespondingto(OR1).Therectanglecorrespondstotherangeof(b).位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)電子顯微鏡察看左：具有最大襯度的刃位錯(cuò)像g∥b右：位錯(cuò)襯度趨于零g⊥b多相合金的衍射和襯度效應(yīng)1、