透射电子显微镜仪器分析.ppt

250℃加热时Ge/Ag/Ge层反应前端的高分辨原位观察（a）~（d）每两幅照片间的时间间隔为8s第63页,共72页，星期六，2024年，5月在透射电镜电子束照射下，ZrO2（2Y）陶瓷m片在t晶粒中的形核和长大过程的原位观察相对于照片（a）各照片对应的电子束照射时间分别为：（a）t=0s；（b）t=10s；（c）t=60s；（d）t=140s；（e）t=350s；（f）t=1200s第64页,共72页，星期六，2024年，5月TiAl合金?相中孪生过程的原位拉伸观察从（a）到（b）到（c）应变量逐渐增大第65页,共72页，星期六，2024年，5月2．会聚束衍射分析会聚束电子衍射(CBED)是电子显微镜中最早实现的电子衍射方式(Kossel和Mollenstedt，1939)，远早于前面所讲的选区电子衍射(Lepoole，1947)。但是，由于仪器方面的原因，在较长的一段时间内这一技术未得到应有的发展。选区电子衍射有两个严重的局限性：①由于选区误差，当所选区域直径＜0.5?m时，对所得衍射谱的分析必须非常谨慎，衍射花样可能包含了选区以外的物质的信息，即难以实现甚至不能实现对小尺度晶体结构特征的分析；②由于薄样品使布拉格条件放宽，选区衍射谱仅给出很不精确的二维晶体学信息。会聚束电子衍射技术克服了以上两个局限性，在许多方面有其独特的优势，如测定样品薄膜厚度、微区的晶体学取向、点阵常数、结构因子、晶体的对称性等等。第66页,共72页，星期六，2024年，5月Si晶体[111]倒聚束衍射花样面心立方晶体[111]会聚束衍射花样的示意图第67页,共72页，星期六，2024年，5月TiS?[0001]会聚束电子衍射带轴图样作者：冯国光第68页,共72页，星期六，2024年，5月3．高分辨电子显微术衍衬成像：利用电子束振幅变化的单束(透射束或某一衍射束)成像，可用于揭示≥1.5nm的结构细节。高分辨电子显微像：利用相位衬度，即利用电子束相位的变化，由两束及以上电子束相干成像。在电子显微镜分辨率足够高的情况下，所用的电子束越多，图像的分辨率越高。相位衬度的解释相当复杂，原因是它对许多因素敏感，如样品的厚度、取向或散射因子的微小变化以及物镜在聚焦和像差上的变化都会引起图像变化。然而，也正是由于这个原因，相位衬度可以用于薄样品的原子结构成像。高分辨像成像时，往往在不同的离焦量下都能获得清晰的图像，但图像的细节随离焦量而变化。为了使图像尽可能地反映物质的结构，并不是在正焦状态下拍摄，而是需要一定的欠焦量。第69页,共72页，星期六，2024年，5月SiN中晶界非晶层(厚度1nm左右)半导体材料中CdTe的晶格缺陷晶格像结构像双束成像三束成像第70页,共72页，星期六，2024年，5月一些包含容易解释信息的晶格像尖晶石颗粒与橄榄石基体界面的晶格像InAsSb/InAs异质结上排列的位错Ge中晶界的原子尺度小刻面测自观察显示的表面上的小刻面第71页,共72页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第72页,共72页，星期六，2024年，5月第31页,共72页，星期六，2024年，5月第二节透射电子显微镜成象原理光学显微镜及扫描电镜均只能观察物质表面的微观形貌，它无法获得物质内部的信息。而透射电镜由于入射电子透射试样后，将与试样内部原子发生相互作用，从而改变其能量及运动方向。显然，不同结构有不同的相互作用。这样，就可以根据透射电子图象所获得的信息来了解试样内部的结构。由于试样结构和相互作用的复杂性，因此所获得的图象也很复杂。它不象表面形貌那样直观、易懂。第32页,共72页，星期六，2024年，5月透射电镜电子图象形成原理

1．散射衬度象①单个原子对入射电子的散射：弹性散射、非弹性散射②散射衬度象成原理I/I0＝e-N/Aσρt散射衬度象：样品特征通过对电子散射能力的不同形成的明暗差别象。2．衍射衬度象3．相位衬度象第33页,共72页，星期六，2024年，5月电子的散射与衍射当从电子枪发射的一束电子沿一定入射方向进入物质内部后，由于与物质的相互作用，使电子的运动方向发生改变，这一过程称为物质对电子的散射。在散射过程中，如果入射电子只改变运动方向，而不发生能量变化，称为弹性散射。如果被散射的入射电子不但发生运动方向的变化，同时还损失能量，则称为非弹性散射。第34页,共72页，星期六，2024年，5月由于晶体内部原子的规则排列，使得在某些方向可以观察到很强的衍射电子束，其他方向则无衍射电子出现。晶体对电子束产生的衍射过程都是弹性散射。第35页,共72页