材料现代微观分析技术——基本原理及应用 教学课件 ppt 作者 李炎 编著第5章 TEM像衬度.ppt

厚度衬度成像原理 质量衬度成像原理 质厚衬度的应用例—Al单晶表面 低碳钢中珠光体和铁素体 断口复型-河流花样 萃取复型—18CrNiW渗碳层 萃取样品 粉末样品 粉末样品 粉末样品 二、衍射衬度 样品微区晶体取向或者晶体结构不同，满足布拉格衍射条件的程度不同，使得在样品下表面形成一个随位置不同而变化的衍射振幅分布，所以像的强度随衍射条件的不同发生相应的变化，称为衍射衬度。 衍射衬度的形成 明场像和中心暗场像 从衍射谱上看衍射束 明场像、 暗场像、 中心暗场像 层状缺陷的明场像和暗场像 衍射衬度应用例 点缺陷模型 线缺陷 线缺陷模型－刃位错 线缺陷模型－螺位错 面缺陷 面缺陷－晶界模型 面缺陷－孪晶模型 相界面 层错缺陷和等厚条纹 等厚条纹 样品弯曲出现的等顷条纹 W的小角度晶界 不锈钢中沉淀相周围的位错缠结 Al2O3/SiC陶瓷中纳米SiC对基体Al2O3的强化作用 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体的位错网络 Zn的扭转境界 晶体中的层错条纹 TiNb合金中孪晶马氏体 位错的明场像和暗场像 奥氏体不锈钢中孪晶 高速钢中马氏体 双相钢中铁素体与奥氏体 加热－冷却过程中组织转变 加热－冷却过程中相结构转变 三、相位衬度 相位衬度光路图 高分辨晶格像成像全过程 液体急冷态的非晶高分辨像 550℃1h微晶的晶格条纹像 Pt/Ti爆炸焊接Pt中的形变孪晶 AlTiNb合金中共格孪晶 非共格析出相 共格析出相 Al-Mn合金中韧位错 Al-Mn合金中韧位错 Si3N4陶瓷中的晶界和三叉晶界 Si3N4陶瓷中的晶界和三叉晶界 Al-Si合金共格与共格界面 SiC倾斜晶界和缺陷的放大像 成像模式的相互关系 当电子束通过样品后，可以人为地选择不同的成像方式，得到不同衬度的电子显微像，它们反映了样品晶体结构的不同方面。这些成像衬度方式相辅相成，互为补充，在不同层次和尺度上提供了晶体结构的信息，通过这些成像模式的选择达到研究晶体结构和晶体缺陷的目的。 电子显微镜成像原理 Cu/Cr合金衍射衬度像 Cu/Cr合金晶格条纹像 Al-Si合金粉末的高分辨像 Al-Si合金粉末的高分辨像 本章要点 间隙原子 空位 Fe 73.5CuNb3Si13.5B9 Fe 73.5CuNb3Si13.5B9 纯钛拉伸变形产生的层错 非共格析出相 热等静压烧结 化学气相沉积 蓝宝石上Si外延生长的界面 外延生长的界面 明场像 暗场像 Al合金的小角度晶界 大角度晶界 三组位错交互作用产生的位错网 奥氏体不锈钢中的共格沉淀相 零衬度线均垂直于同一g,说明膜厚均匀,无弯曲.蝶形衬度两翼不对称,说明质点分布在试样的不同深度. Cu合金中的共格沉淀相 明场像 中心暗场像 明场像 中心暗场像 粒状贝氏体－铁素体基体上的（M－A）小岛 CuFeB合金中的纳米析出相 明场像 暗场像 中碳钢中珠光体 W18Cr4V钢 F A F A TiNbSn合金两次加热循环相变的电子衍衬像， （a）和（a’）为室温组织，（c）和（c’）为385K 室温衍射花样 高温衍射花样 除透射束外，还同时让一束或多束的衍射束参与成像。由于各束的相位相干作用而得到晶格（条纹）像或晶体结构（原子）像。 用来成象的衍射束（透射束可视为零级衍射束）愈多，得到的晶体结构细节愈丰富。 衍射衬度(振幅衬度) 1. 电子束通过试样，相位受到晶体势场的调制，在试样下表面处得到带有晶体结构信息的物面波φ0(r). 2. 物面波φ0(r)经过物镜的作用，在后焦面上得到衍射束，用衍射波函数Q(g)表示。物镜好象起了频谱分析器的作用，把物面波中的透射波和各级衍射波分开来。从数学上讲，物镜对φ0(r)进行了一次富氏变换。记作Q(g)=Fφ0 (r) 相位衬度原理 物面波φ0(r) 衍射波Q(g) Q(g)=Fφ0(r) 像面波φ(r) φ(r)=φ(r) =F-1[Q(g)] 3.透射束与衍射束相互干涉后，在像面上成像得到与所选衍射束相对应的晶格条纹像。这个过程，可理解为Q(g)乘上相位因子exp(-iX(g))后的富氏逆变换, 其结果是衍射波还原成放大了的物面波，即像面波Φ(r)。 物面波φ0(r) 衍射波Q(g) Q(g)=Fφ0(r) 像面波φ(r) φ(r)=φ(r) =F-1[Q(g)] 相位衬度原理 包含了两次富氏变换. 第一次，物镜将物面波分解成各级衍射波，在物镜后焦面上得到衍射谱。第二次各级衍射波相互干涉，重新组合，得到保留原有相位关系的像面波，在