文档详情

第10章 电子衍射.ppt

发布:2017-06-04约1.69万字共115页下载文档
文本预览下载声明
第十章 电 子 衍 射 §10-1 概 述(1) 1927年,美国的戴维森(Clinton Joseph Davisson 1881~1958)和与革末(L.H.Germer,1896~1971)用低速电子进行电子散射实验,证实了电子衍射。 §10-1 概 述(2) 同年,英国伦敦大学G.P.汤姆孙( G.P. Thomson,1892~1975)用高速电子获电子衍射花样,从而证实了电子(束)的波动性。 §10-1 概 述(3) 1937年,C.J.戴维森和G.P.汤姆孙获得了诺贝尔物理学奖。 §10-1 概 述(4) 透射电镜特点:可对材料内部进行微观组织形貌观察,同时,还可进行同位晶体结构分析。 两个基本操作:即成像操作和电子衍射操作。 §10-1 概 述(5) 2. 电子衍射操作: 当中间镜物平面与物镜背焦面重合,得到反映样品微区晶体结构特征的衍射斑点。 本章介绍电子衍射基本原理与方法。 §10-1 概 述(6) 电子衍射:基于运动电子束波动性。当入射电子被样品中各原子弹性散射,各原子弹性散射波相互干涉,在某方向上一致加强,就形成电子衍射波。 ① 按入射电子的能量大小,可分为: 高能电子衍射(HEED):电子能量为10~ 200 keV。 低能电子衍射(LEED):电子能量为10~ 1000 eV。 ② 按电子束是否穿透样品,可分为: 透射式电子衍射; 反射式电子衍射; 本章只涉及透射式高能电子衍射--用于薄晶衍射分析。 §10-1 概 述(6) 电子衍射: 1. 电子衍射原理:和 X 射线衍射相似, 以满足(或基本满足)布拉格方程+反射定律作为产生衍射的必要条件,并遵循系统消光规律。 §10-1 概 述(7) 单晶体电子衍射花样:排列得十分整齐的许多斑点。 多晶体电子衍射花样: 一系列不同半径的同心圆环。 电子衍射和X射线衍射花样比较(1) 电子衍射和X射线衍射比较(2) 电子波有其本身的特性,因此,电子衍射和X射线衍射相比,具有下列不同之处: 1. 衍射角小:电子波波长(200KV时,λ=0.00251nm )比X射线(Cu Kα:λ=0.15418nm)短得多,按布拉格条件(2d sinθ=λ),其衍射角2θ很小,约 10 。 即:入射电子束和衍射电子束都近乎平行于衍射晶面。 而X射线产生衍射,其衍射角最大可接近π/2。 2. 电子衍射更容易:因薄晶样倒易阵点沿厚度延伸成倒易杆,使略为偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射。 电子衍射和X射线衍射的比较(3) 3. 电子衍射衍射斑点:大致分布在二维倒易截面内。其衍射花样,能比较直观地反映晶体内各晶面的位向,给分析带来不少方便。 4. 原子对电子的散射能力:远高于对X射线散射( 104 倍),故电子衍射束强度高,摄取衍射花样曝光时间仅数秒钟。 5. 电子束穿透物质能力弱:因原子对电子散射能力很强。电子衍射:只适用于材料表层或薄膜样品的结构分析。 6. 透射电镜的电子衍射:可使薄膜样品的结构分析与形貌观察有机结合起来,这是X射线衍射无法比拟的。 第二节 电子衍射原理 一、布拉格定律 由X射线衍射原理已得出布拉格方程的一般形式: 二、倒易点阵与爱瓦尔德球图解法 二、倒易点阵与爱瓦尔德球图解法 1. 倒易点阵概念引入: 单晶体电子(X射线)衍射结果:一系列规则排列的衍射斑点。说明:衍射斑点与晶体结构有一定对应关系。 注意:衍射斑点不是晶体某晶面上原子排列的直观影像。 二、倒易点阵与爱瓦尔德球图解法 实验发现:晶体点阵结构与其电子衍射斑点间,可通过另一假想的点阵联系起来--倒易点阵。 由倒易点阵:可把衍射斑点解释成晶体相应晶面衍射结果。 电子衍射斑点--是与晶体相对应的倒易点阵中某一截面上倒易阵点排列的像。 1. 倒易点阵 1. 倒易点阵(1) 2. 倒易点阵的概念: 将晶体空间点阵(正点阵)→倒易变换→倒易点阵。其量纲为长度倒数、外形也像点阵的三维空间称倒易空间。 1. 倒易点阵(2) 3. 倒易矢量(reciprocal vector) : 从原点O到 Phkl 点的矢量 ghkl 即为倒易矢量。 倒易矢量方向:即为晶面的法向。 倒易矢量大小: 1. 倒易点阵(3) 4. 倒易点阵定义: 倒易点阵:由晶体点阵按照一定的对应关系建立的空间几何点阵,此对应关系称为倒易变换。 1. 倒易点阵(4) 若正点阵基矢记为 a,b,c,倒易点阵基矢记为 a*,b*,c*,则它们间对应关系:由定义式可知, 1. 倒易点阵(5
显示全部
相似文档