材料科学研究（第4版）课件：高分辨图像.pptxVIP

高分辨图像 材料研究方法 课程内容 一 晶格条纹像 一维结构像 二维晶格像 二维结构像 二 三 四 成像条件： 使用较大的物镜光阑，在物镜的后焦面上，同时让透射束和某一衍射束（非晶样品对应其“晕”的环上一部分）这两只波相干成像，就能得到一维方向上强度呈周期性变化的条纹花样，从而形成了“晶格条纹像” 。 即：1透射束+1衍射束 一 、晶格条纹像 成像条件较低： 1）不要求电子束严格平行于晶带的平面。 2）试样厚度也不是极薄。 3）无特定衍射条件，故晶格条纹像与晶体结构的对应性较差。 (a) 非晶样品典型的无序点状衬度　 (b) 样品中非晶组分和小晶粒形态分布 (c) Si3N4陶瓷中的平直晶界与三叉晶界　 (d) Al2O3-ZrO2复合陶瓷的三叉晶界 应用：解观察对象的尺寸、形态、区分晶区与非晶区，区分夹杂和析出物，不反映晶体结构信息，不可模拟计算。 说明： （a）非晶 （b）550℃晶化，大部分晶化 （c）三角晶区有部分非晶成分，晶界存在非晶薄层 （d）三角晶区没有杂质相存在，晶界、相界没有杂质相 二 、一维结构像 成像条件：通过试样的双倾操作，使电子束仅与晶体中的某一平行晶面发生衍射作用， 形成衍射花样，衍射斑点相对于原点强度分布是对称的。当使用大光阑让 透射束与多个衍射束共同相干成像时，就获得了晶体的一维结构像。 Bi系超导氧化物的一维结构像 即：一维衍射斑点花样中1透射束+多个衍射束 应用：反映一维晶体结构信息，可模拟计算 说明：亮细线条对应Cu-O原子层，数字表示层数 三 、二维晶格像 1．成像条件 当入射电子束沿平行于样品某一晶带轴入射时，能够得到衍射斑点及其强度都关于原点对称的电子衍射花样。此时透射束（原点）附近的衍射波携带了晶体单胞的特征（晶面指数），在透射波与附近衍射波（常选两束）相干成像所生成的二维图象中，能够观察到显示单胞的二维晶格像。 化学气相沉积法制备的β型碳化硅的二维晶格像 ( 200kV ) 说明： 干涉的三光束为 000，002，1-10 箭头所示是孪晶界 S为层错的位置 b-c、d-e为位错 连线f-g-h-i-j-k-l 是一倾斜晶界。 成像条件：二维斑点花样中1透射束+2衍射束 (b) 气体喷雾法制备的Al-Si合金粉末　 (c) 气相沉积法制备的Si3N4-TiN陶瓷 说明：标注字母的区域为Si晶体，其余为Al晶体(基体)。 Si晶体区域的内部存在由5个孪晶界组成的围绕[110]轴的多重孪晶结构。由于Si晶体是从Al基体上析出的，所以存在一定的位向关系，A, E畴分别与基体界面很整齐地对应排列（两个( 1-11)面平行）。而B, C畴与基体Al无取向关系存在，且界面上有非晶组分。 说明：上的长轴为TiN晶体的[001]，短轴为[-110] ，除D晶体之外，A, B, C皆与Si3N4有确定的位向关系 应用：分析位错、晶界、相界、析出和结晶等信息，可直接观察晶体内的缺陷，可模拟计算 四、二维结构像 成像条件：在分辨率允许的范围内，用透射束与尽可能多的衍射束通过光阑共同干 涉而成像，就能够获得含有试样单胞内原子排列正确信息的图像，参与 成像的衍射波数目越多，像中所包含的有用信息也就越多。 即：二维斑点中1透射束+尽可能多的衍射束 应用：反映晶体结构信息，可模拟计算 注意：二维结构像是严格控制条件下的二维晶格像，严格条件：样品极薄、入射束严格平行于某晶带轴和最佳欠焦等。此外，晶体结构和原子位置并不能简单从图像上看到，欠焦量和样品厚度控制着晶格像的亮暗分布，需采用计算机的图像模拟分析技术，才能确定晶体结构和原子位置。 (b) α-Si3N4的结构像 (400kV, Z=[001]) （a）β-型Si3N4的结构像 (400kV, Z=[001]) 说明：（a）和（b）为沿c轴入射的氮化硅结构像，在400kV条件下沿[001]方向展现了原子列的排布规律。(a)或(b)图中右上方的插图为计算机模拟像，右下方为原子的排列像，从中可以看到原子在图象中暗区域内的具体位置。同时也在原子尺度上展示了 α-Si3N4与β -Si3N4原子有规则的排列方式的不同。 (c) Tl2ba2CuO6超导氧化物结构像 (d) Yba2Cu3O7超导氧化物解理表面的结构像 (e) Al3Mn的正10边形准晶结构像 (f) Al72Pd18Cr10的正10边形准晶结构像 谢谢！再见！ （c）和（d）都为超导氧化物的结构像，在400kV条件下分别了展现了原子列的排布规律。在(c)图Tl2ba2CuO6超导氧化物的结构像中，