材料科学电子衍射学习教案.pptx

会计学 1材料科学电子衍射第一页，共48 页。n n 电子衍射的优点是可以原位同时得到微观形貌和结构 电子衍射的优点是可以原位同时得到微观形貌和结构(jigu)(jigu)信息，并能进行对照分析。电子显微镜物镜背焦面 信息，并能进行对照分析。电子显微镜物镜背焦面上的衍射像常称为电子衍射花样。电子衍射作为一种独特的 上的衍射像常称为电子衍射花样。电子衍射作为一种独特的结构 结构(jigu)(jigu)分析方法，在材料科学中得到广泛应用，主要 分析方法，在材料科学中得到广泛应用，主要有以下三个方面：有以下三个方面：n n（1 1）物相分析和结构）物相分析和结构(jigu)(jigu)分析；分析；n n（2 2）确定晶体位向；）确定晶体位向；n n（3 3）确定晶体缺陷的结构）确定晶体缺陷的结构(jigu)(jigu)及其晶体学特征。及其晶体学特征。第1 页/共47 页第二页，共48 页。8-1 电子衍射(y nsh)和X射线衍射(y nsh)的比较 共同点n n 电子衍射的原理 电子衍射的原理(yunl)(yunl)和 和X X射线衍射相似，是以满足（或基本 射线衍射相似，是以满足（或基本满足）布拉格方程作为产生衍射的必要条件。满足）布拉格方程作为产生衍射的必要条件。n n 两种衍射技术得到的衍射花样在几何特征上也大致相似：多晶 两种衍射技术得到的衍射花样在几何特征上也大致相似：多晶体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环，单晶衍射花 体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环，单晶衍射花样由排列得十分整齐的许多斑点所组成，而非晶体物质的衍射 样由排列得十分整齐的许多斑点所组成，而非晶体物质的衍射花样只有一个漫散的中心斑点。花样只有一个漫散的中心斑点。第2 页/共47 页第三页，共48 页。多晶衍射(ynsh)花样n n NiFe多晶纳米(n m)薄膜的电子衍射第3 页/共47 页第四页，共48 页。La3Cu2VO9单晶体的电子衍射图n n 第4 页/共47 页第五页，共48 页。非晶态材料(cilio)电子衍射图的特征第5 页/共47 页第六页，共48 页。电子衍射 电子衍射(ynsh)(ynsh)和 和X X射线衍射 射线衍射(ynsh)(ynsh)不同点 不同点 由于电子波与 由于电子波与X X射线相比有其本身的特性，因此电子衍射和 射线相比有其本身的特性，因此电子衍射和X X射线衍射 射线衍射相比较时，具有下列不同之处：相比较时，具有下列不同之处：首先，电子波的波长比 首先，电子波的波长比X X射线短得多，在同样满足布拉格条件时，它的 射线短得多，在同样满足布拉格条件时，它的衍射角 衍射角 很小，约为 很小，约为10-2rad 10-2rad。而。而X X射线产生衍射时，其衍射角最大 射线产生衍射时，其衍射角最大可接近 可接近90 90。电子衍射测定衍射斑点。电子衍射测定衍射斑点(bndin)(bndin)位置精度远低于 位置精度远低于X X射 射线。线。其次，在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，薄样品的倒易阵点会沿着 其次，在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，薄样品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状，因此，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相 样品厚度方向延伸成杆状，因此，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会，结果使略为偏离布格条件的电子束也能发生衍射。交截的机会，结果使略为偏离布格条件的电子束也能发生衍射。第6 页/共47 页第七页，共48 页。n n 第三，因为电子波的波长短，采用厄瓦德球图解时，反射 第三，因为电子波的波长短，采用厄瓦德球图解时，反射球的半径很大，在衍射角 球的半径很大，在衍射角 较小的范围内反射球的球面可 较小的范围内反射球的球面可以近似地看成是一个平面，从而也可以认为电子衍射产生 以近似地看成是一个平面，从而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内。这个结果使 的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内。这个结果使晶体产生的衍射花样能比较直观 晶体产生的衍射花样能比较直观(zhgun)(zhgun)地反映晶体内各 地反映晶体内各晶面的位向，给分析带来不少方便。晶面的位向，给分析带来不少方便。n n 第四，电子衍射谱强度正比于原子序数，第四，电子衍射谱强度正比于原子序数，X X射线衍射强度正 射线衍射强度正比于原子序数的平方，故电子衍射有助于寻找轻原子的位 比于原子序数的平方，故电子衍射有助于寻找轻原子的位置。置。n n 最后，原子对电子的散射能力远高于它对 最后，原子对电子的散射能力远高于它对X X射线的散射能力 射线的散射能力（约高出四个数量级），故电子衍射束的强度较大，摄取（约高出四个数量级），故电子衍射束的强度较大，摄取衍射花样时曝光时间仅需数秒钟。电子衍射束强度几乎与 衍射花样时曝光时间仅需数秒钟。电子衍射束强度几乎与透射束相当，两者相互作用使衍射花样特别是强度分析变 透射束相当，两者相互作用使衍射花样特别是强度分析变得复杂，不能象 得复杂，不能象X X射线那样通过强度来测定结构。射线那样通过强度来测定结构。第7 页/共47 页第八页，共48 页。由布拉格方程 由布拉格方程 2dhklsin 2dhklsin 因为 因为 所以 所以 这说明，对于给定的晶体 这说明，对于给定的晶体(jngt)(jngt)样品，只有当入射波长足够短时，才 样品，只有当入射波长足够短时，才能产生衍射。而对于电镜的照明光源 能产生衍射。而对于电镜的照明光源 高能电子束来说，比 高能电子束来说，比X X射线更 射线更容易满足。通常的透射电镜的加速电压 容易满足。通常的透射电镜的加速电压100200kv 100200kv，即电子波的波长为，即电子波的波长为10-210-3nm 10-210-3nm数量级，而常见晶体 数量级，而常见晶体(jngt)(jngt)的晶面间距为 的晶面间距为10010-1nm 10010-1nm数 数量级，于是 量级，于是这表明，电子衍射的衍射角总是非常小的，这也是它的花样特征之所以区 这表明，电子衍射的衍射角总是非常小的，这也是它的花样特征之所以区别 别X X射线的主要原因。射线的主要原因。第8 页/共47 页第九页，共48 页。8-2 偏离(pinl)矢量与倒易点阵扩展 n n 从几何意义上来看，电子束方向与晶带轴重合时，零层倒易 从几何意义上来看，电子束方向与晶带轴重合时，零层倒易截面上除原点 截面上除原点0*0*以外的各倒易阵点不可能与爱瓦尔德球相交，以外的各倒易阵点不可能与爱瓦尔德球相交，因此各晶面都不会产生衍射 因此各晶面都不会产生衍射(ynsh)(ynsh)，如图（，如图（a a）所示。）所示。n n 如果要使晶带中某一晶面（或几个晶面）产生衍射 如果要使晶带中某一晶面（或几个晶面）产生衍射(ynsh)(ynsh)，必须把晶体倾斜，使晶带轴稍为偏离电子束的轴线方向，必须把晶体倾斜，使晶带轴稍为偏离电子束的轴线方向，此时零层倒易截面上倒易阵点就有可能和厄瓦尔德球面相交，此时零层倒易截面上倒易阵点就有可能和厄瓦尔德球面相交，即产生衍射 即产生衍射(ynsh)(ynsh)，如图（，如图（b b）所示。）所示。第9 页/共47 页第十页，共48 页。第10 页/共47 页第十一页，共48 页。n n 但是在电子衍射操作时，即使晶带轴和电子束的轴线严格保持重合（即对称入射）但是在电子衍射操作时，即使晶带轴和电子束的轴线严格保持重合（即对称入射）时，仍可使 时，仍可使g g矢量端点不在厄瓦尔德球面上的晶面产生衍射，即入射束与晶面的夹 矢量端点不在厄瓦尔德球面上的晶面产生衍射，即入射束与晶面的夹角和精确的布拉格角 角和精确的布拉格角B B（B=sin-1 B=sin-1）存在某偏差）存在某偏差 时，衍射强度变弱 时，衍射强度变弱但不一定为零，此时衍射方向 但不一定为零，此时衍射方向(fngxing)(fngxing)的变化并不明显。的变化并不明显。第11 页/共47 页第十二页，共48 页。n n 对 对于 于(duy)(duy)电 电子 子显 显微 微镜 镜中 中经 经常 常遇 遇到 到的 的样 样品 品，薄 薄片 片晶 晶体 体的 的倒 倒易 易阵 阵点 点拉 拉长 长为 为倒 倒易 易“杆 杆”，棒 棒状 状晶 晶体 体为 为倒 倒易 易“盘 盘”，细 细小 小颗 颗粒 粒晶 晶体 体则 则为 为倒 倒易 易“球 球”，如图所示。，如图所示。第12 页/共47 页第十三页，共48 页。倒易点阵(di n zhn)扩展n n 图显示了倒易杆和爱瓦尔德 图显示了倒易杆和爱瓦尔德球相交情况，杆子的总长为 球相交情况，杆子的总长为2/t 2/t。n n 由图可知，在偏离布拉格角 由图可知，在偏离布拉格角max max范围内，倒易杆 范围内，倒易杆都能和球面 都能和球面(qimin)(qimin)相接 相接触而产生衍射。触而产生衍射。n n 偏离 偏离 时，倒易杆中心至 时，倒易杆中心至与爱瓦尔德球面 与爱瓦尔德球面(qimin)(qimin)交截点的距离可用矢量 交截点的距离可用矢量s s表 表示，示，s s就是偏离矢量。就是偏离矢量。n n 为正时，为正时，s s矢量 矢量(shling)(shling)为正，反之为负。为正，反之为负。精确符合布拉格条件时，精确符合布拉格条件时，=0=0，s s也等于零。也等于零。第13 页/共47 页第十四页，共48 页。倒易点阵(di n zhn)扩展n n 下图示出偏离矢量小于零、等于零和大于零的三种情况。下图示出偏离矢量小于零、等于零和大于零的三种情况。如电子束不是 如电子束不是(b shi)(b shi)对称入射，则中心斑点两侧和各 对称入射，则中心斑点两侧和各衍射斑点的强度将出现不对称分布。衍射斑点的强度将出现不对称分布。第14 页/共47 页第十五页，共48 页。8-3 电子衍射基本(jbn)公式 n n 电子衍射操作是把倒易点阵 电子衍射操作是把倒易点阵的图像进行空间转换并在正 的图像进行空间转换并在正空间中记录下来。用底片 空间中记录下来。用底片(dpin)(dpin)记录下来的图像称 记录下来的图像称之为衍射花样。右图为电子 之为衍射花样。右图为电子衍射花样形成原理图。衍射花样形成原理图。n n 根据两相似三角形，推出：根据两相似三角形，推出：n n 故单晶电子衍射花样是所有 故单晶电子衍射花样是所有与反射球相交的倒易点的放 与反射球相交的倒易点的放大像。大像。第15 页/共47 页第十六页，共48 页。电子衍射基本(jbn)公式n n L L称 称为 为电 电子 子衍 衍射 射的 的相 相机 机常 常数 数，而 而L L称 称为 为相 相机 机长 长度 度。R R是 是正 正空 空间 间的 的矢 矢量 量，而 而ghkl ghkl是 是倒 倒易 易 空 空 间 间 中 中 的 的 矢 矢 量 量，因 因 此 此(ync)(ync)相 相机 机常 常数 数L L是 是一 一个 个协调正、倒空间的比例常数。协调正、倒空间的比例常数。n n Rdhkl=f0MIMp=L Rdhkl=f0MIMp=L n n 称 称L L为有效相机常数 为有效相机常数第16 页/共47 页第十七页，共48 页。选区(xu nq)衍射 n n 选 选区 区衍 衍射 射就 就是 是在 在样 样品 品上 上选 选择 择一 一个 个感 感兴 兴趣 趣的 的区 区域 域(qy)(qy)，并 并限 限制 制其 其大 大小 小，得 得到 到该 该微 微区 区电 电子 子衍 衍射 射图 图的 的方 方法 法。也 也称微区衍射。称微区衍射。n n 光 光阑 阑选 选区 区衍 衍射 射（Le Le Poole Poole方 方式 式）此 此法 法用 用位 位于 于物 物镜 镜像 像平 平面 面上 上的 的光 光阑 阑限 限制 制微 微区 区大 大小 小。先 先在 在明 明场 场像 像上 上找 找到 到感 感兴 兴趣 趣的 的微 微区 区，将 将其 其移 移到 到荧 荧光 光屏 屏中 中心 心，再 再用 用选 选区 区光 光阑 阑套 套住 住微 微区 区而 而将 将其 其余 余部 部分 分挡 挡掉 掉。理 理论 论上 上，这 这种 种选 选区 区的 的极 极限 限0.5m 0.5m。第17 页/共47 页第十八页，共48 页。选区(xunq)误差n n 实际上，选区光阑并不能完全挡掉光阑以外(ywi)物相的衍射线。这样选区和衍射像不能完全对应，有一定误差。它起因于物镜有球差和像的聚集误差。严重时，实际衍射区甚至不是光阑所选微区，以致衍射像和微区像来自两个不同部位，造成分析错误。第18 页/共47 页第十九页，共48 页。8-4 单晶电子衍射花样(huyng)因电子衍射的衍射角很小，故只有O*附近落在厄瓦尔德球面(qimin)上的那些倒易结点所代表的晶面组满足布拉格条件而产生衍射束，产生衍射的厄瓦尔德球面(qimin)可近似看成一平面。电子衍射花样即为零层倒易面中满足衍射条件的那些倒易阵点的放大像。薄单晶体产生大量强度不等、排列十分规则的衍射斑点组成，其原因在于薄晶体倒易点扩展成一倒易杆，增加和倒易球相交的机会，产生大量衍射斑点。单晶电子衍射(ynsh)成像原理与衍射(ynsh)花样特征第19 页/共47 页第二十页，共48 页。标定电子衍射图中各斑点的指数 标定电子衍射图中各斑点的指数hkl hkl及晶带轴指数 及晶带轴指数uvw uvw。电 电子 子衍 衍射 射图 图的 的标 标定 定比 比较 较复 复杂 杂，可 可先 先利 利用 用衍 衍射 射图 图上 上的 的信 信息 息（斑 斑点 点距 距离 离、分布及强度等）帮助判断待晶体可能所属晶系、晶带轴指数。分布及强度等）帮助判断待晶体可能所属晶系、晶带轴指数。例 例如 如斑 斑点 点呈 呈正 正方 方形 形，仅 仅可 可能 能是 是立 立方 方晶 晶系 系、四 四方 方晶 晶系 系；正 正六 六角 角形 形的 的斑 斑点，则属于立方晶系、六方晶系。点，则属于立方晶系、六方晶系。熟 熟练 练掌 掌握 握晶 晶体 体学 学和 和衍 衍射 射学 学理 理论 论知 知识 识：收 收集 集有 有关 关材 材料 料化 化学 学成 成分 分、处 处理 理工 工艺 艺以 以及 及(yj)(yj)其 其它 它分 分析 析手 手段 段提 提供 供的 的资 资料 料，可 可帮 帮助 助解 解决 决衍 衍射 射花 花样标定的问题。样标定的问题。单晶电子衍射花样(huyng)标定第20 页/共47 页第二十一页，共48 页。单晶电子衍射花样(huyng)的标定n n 电子衍射花样几何图形 电子衍射花样几何图形 可能所属晶系 可能所属晶系n n 平行四边形 平行四边形 三斜、单斜、正交、四方 三斜、单斜、正交、四方(sfng)(sfng)、六方、六方、三方、立方 三方、立方n n 矩形 矩形 单斜、正交、四方 单斜、正交、四方(sfng)(sfng)、六方、三方、六方、三方、立方 立方n n 有心矩形 有心矩形 同上 同上n n 正方形 正方形 四方 四方(sfng)(sfng)、立方、立方n n 正六角形 正六角形 六方、三方、立方 六方、三方、立方第21 页/共47 页第二十二页，共48 页。标定前的预先(yxin)缩小范围n n 根据 根据(gnj)(gnj)斑点的规律性判断：斑点的规律性判断：n n 1.1.平行四边形 平行四边形-7-7大晶系都有可能 大晶系都有可能n n 2.2.矩形 矩形-不可能是三斜晶系 不可能是三斜晶系n n 3.3.有心矩形 有心矩形-不可能是三斜晶系 不可能是三斜晶系n n 4.4.正方形 正方形-只可能是四方或立方晶系 只可能是四方或立方晶系n n 5.5.正六角 正六角-只可能是六角、三角或立方晶系 只可能是六角、三角或立方晶系第22 页/共47 页第二十三页，共48 页。n n 通常电子衍射图的标定 通常电子衍射图的标定(bio dn)(bio dn)过程可分为下列三种情况：过程可分为下列三种情况：n n 1 1）已知晶体（晶系、点阵类型）可以尝试标定）已知晶体（晶系、点阵类型）可以尝试标定(bio dn)(bio dn)。n n 2 2）晶 晶体 体虽 虽未 未知 知，但 但根 根据 据研 研究 究对 对象 象可 可能 能确 确定 定一 一个 个范 范围 围。就 就在 在这 这些 些晶 晶体 体中进行尝试标定 中进行尝试标定(bio dn)(bio dn)。n n 3 3）晶 晶体 体点 点阵 阵完 完全 全未 未知 知，是 是新 新晶 晶体 体。此 此时 时要 要通 通过 过标 标定 定(bio(bio dn)dn)衍 衍射 射图 图，来 来确 确定 定该 该晶 晶体 体的 的结 结构 构及 及其 其参 参数 数。所 所用 用方 方法 法较 较复 复杂 杂，可 可参 参阅 阅电 电子衍射方面的专著。子衍射方面的专著。第23 页/共47 页第二十四页，共48 页。n n 在着手标定前，还有几点事项要引起注意：在着手标定前，还有几点事项要引起注意：n n 1 1）认真制备样品，薄区要多，表面没有氧化）认真制备样品，薄区要多，表面没有氧化(ynghu)(ynghu)。n n 2 2）正确操作电镜，如合轴、选区衍射操作等。）正确操作电镜，如合轴、选区衍射操作等。n n 3 3）校正仪器常数。）校正仪器常数。n n 4 4）要 要在 在底 底片 片上 上测 测量 量距 距离 离和 和角 角度 度。长 长度 度测 测量 量误 误差 差小 小于 于0.2mm 0.2mm，（或 或相 相对 对误 误差 差小 小于 于35%35%），角 角度 度测 测量 量误 误差 差0.2 0.2，尚 尚需 需注意底片药面是朝上放置的。注意底片药面是朝上放置的。第24 页/共47 页第二十五页，共48 页。已知样品晶体结构和相机(xingj)常数：n n 1.1.由近及远测定各个斑点的 由近及远测定各个斑点的R R值。值。n n 2.2.根据衍射 根据衍射(ynsh)(ynsh)基本公式 基本公式R=R=L/d L/d求出相应晶面间距 求出相应晶面间距n n 3.3.因为晶体结构已知，所以可由 因为晶体结构已知，所以可由d d值定它们的晶面族指数 值定它们的晶面族指数hkl hkl n n 4.4.测定各衍射 测定各衍射(ynsh)(ynsh)斑之间的 斑之间的 角 角n n 5.5.决定透射斑最近的两个斑点的指数（决定透射斑最近的两个斑点的指数（hkl hkl）n n 6.6.根据夹角公式，验算夹角是否与实测的吻合，若不，则更 根据夹角公式，验算夹角是否与实测的吻合，若不，则更换（换（hkl hkl）n n 7.7.两个斑点决定之后，第三个斑点为 两个斑点决定之后，第三个斑点为。n n 8.8.由 由 求得晶带轴指数。求得晶带轴指数。第25 页/共47 页第二十六页，共48 页。第26 页/共47 页第二十七页，共48 页。未知晶体结构的标定(bio dn)1（尝试是否为立方）n n 1.1.由近及远测定各个斑点的 由近及远测定各个斑点的R R值。值。n n 2.2.计算 计算R12 R12值，根据 值，根据R12 R12：R22 R22：R32=N1 R32=N1：N2 N2：N3 N3关系，确定是否是某个立方晶体。关系，确定是否是某个立方晶体。n n 3.3.有 有N N求对应的 求对应的hkl hkl。n n 4.4.测定各衍射斑之间的 测定各衍射斑之间的 角 角n n 5.5.决定透射 决定透射(tu sh)(tu sh)斑最近的两个斑点的指数（斑最近的两个斑点的指数（hkl hkl）n n 6.6.根据夹角公式，验算夹角是否与实测的吻合，若不，则 根据夹角公式，验算夹角是否与实测的吻合，若不，则更换（更换（hkl hkl）n n 7.7.两个斑点决定之后，第三个斑点为 两个斑点决定之后，第三个斑点为。n n 8.8.由 由 求得晶带轴指数。求得晶带轴指数。第27 页/共47 页第二十八页，共48 页。未知晶体结构的标定(bio dn)2n n 1.1.由近及远测定各个斑点 由近及远测定各个斑点(bndin)(bndin)的 的R R值。值。n n 2.2.根据衍射基本公式 根据衍射基本公式R=R=L/d L/d求出相应晶面间距 求出相应晶面间距n n 3.3.查 查ASTM ASTM卡片，找出对应的物相和 卡片，找出对应的物相和hkl hkl指数 指数n n 4.4.确定 确定(hkl)(hkl)，求晶带轴指数。，求晶带轴指数。第28 页/共47 页第二十九页，共48 页。标准花样(huyng)对照法 n n 这是一种简单易行而又常用的方法。即将实际观察、记录的 这是一种简单易行而又常用的方法。即将实际观察、记录的衍射花样直接与标准花样对比，写出斑点 衍射花样直接与标准花样对比，写出斑点(bndi(bndi n)n)的指数并 的指数并确定晶带轴的方向。确定晶带轴的方向。n n 所谓标准花样直接就是各种晶体点阵主要晶带的倒易截面，所谓标准花样直接就是各种晶体点阵主要晶带的倒易截面，它可以根据晶带定理和相应晶体点阵的消光规律绘出（见附 它可以根据晶带定理和相应晶体点阵的消光规律绘出（见附录）。录）。第29 页/共47 页第三十页，共48 页。8-5多晶电子衍射图标定 n n 多晶试样 多晶试样(sh yn)(sh yn)可以看成是由 可以看成是由许多取向任意的小单晶组成的。故 许多取向任意的小单晶组成的。故可设想让一个小单晶的倒易点阵绕 可设想让一个小单晶的倒易点阵绕原点旋转，同一反射面 原点旋转，同一反射面hkl hkl的各等价 的各等价倒易点（即（倒易点（即（hkl hkl）平面族中各平面）平面族中各平面）将分布在以 将分布在以1/dhkl 1/dhkl为半径的球面上，为半径的球面上，而不同的反射面，其等价倒易点将 而不同的反射面，其等价倒易点将分布在半径不同的同心球面上，这 分布在半径不同的同心球面上，这些球面与反射球面相截，得到一系 些球面与反射球面相截，得到一系列同心园环，自反射球心向各园环 列同心园环，自反射球心向各园环连线，投影到屏上，就是多晶电子 连线，投影到屏上，就是多晶电子衍射图。衍射图。n n 多晶电子衍射图是一系列同心园环，多晶电子衍射图是一系列同心园环，园环的半径与衍射面的面间距有关。园环的半径与衍射面的面间距有关。第30 页/共47 页第三十一页，共48 页。d值比较法 n n 标定 标定(bio dn)(bio dn)步骤 步骤n n 1 1、测量园环半径、测量园环半径Ri Ri（通常（通常是测量直径 是测量直径Di Di，Ri=Di/2 Ri=Di/2这 这样测量的精度较高）。样测量的精度较高）。n n 2 2、由、由d=L/R d=L/R式，计算 式，计算dEi dEi，并与已知晶体粉末卡片，并与已知晶体粉末卡片或 或d d值表上的 值表上的dTi dTi比较，确 比较，确定各环 定各环hkli hkli。第31 页/共47 页第三十二页，共48 页。R2比值(bzh)规律对比法 n n R2 R2比值规律对比法与我们在前面德拜花样标定中介绍的方法 比值规律对比法与我们在前面德拜花样标定中介绍的方法(fngf)(fngf)完全相同 完全相同n n 其实德拜花样就是多晶衍射环被矩形截取的部分 其实德拜花样就是多晶衍射环被矩形截取的部分第32 页/共47 页第三十三页，共48 页。例:标定(bio dn)TiC多晶电子衍射图编号 编号(bin ho)1 2 3 4(bin ho)1 2 3 4 5 5Di 19.0 22.2 31.6 36.6 38.5 Di 19.0 22.2 31.6 36.6 38.5 18.5 18.5 21.5 30.0 35.0 21.5 30.0 35.0 37.0 37.0Ri 9.38 Ri 9.38 10.93 15.36 17.88 18.88 10.93 15.36 17.88 18.88Ri2 Ri2 87.89 119.36 236.39 319.52 356.27 87.89 119.36 236.39 319.52 356.27Ri2/R12 Ri2/R12 1 1 1.36 2.69 3.64 1.36 2.69 3.64 4.05 4.05(Ri2/R12)3(Ri2/R12)3 3 4.07 8.07 10.91 3 4.07 8.07 10.91 12.16 12.16N 3 N 3 4 4 8 11 8 11 12 12hkli hkli 111 111 200 200 220 311 220 311 222 222第33 页/共47 页第三十四页，共48 页。8-6复杂电子衍射花样(huyng)1_高阶劳厄斑点 n n 点阵常数较大的晶体，倒易空间中倒易面间距较小。如 点阵常数较大的晶体，倒易空间中倒易面间距较小。如果 果(rgu)(rgu)晶体很薄，则倒易杆较长，因此与爱瓦尔德球 晶体很薄，则倒易杆较长，因此与爱瓦尔德球面相接触的并不只是零倒易截面，上层或下层的倒易平 面相接触的并不只是零倒易截面，上层或下层的倒易平面上的倒易杆均有可能和爱瓦尔德球面相接触，从而形 面上的倒易杆均有可能和爱瓦尔德球面相接触，从而形成所谓高阶劳厄区。如图 成所谓高阶劳厄区。如图6-15 6-15所示，图中通过倒易原点 所示，图中通过倒易原点的倒易面为零层倒易面。在零层倒易面上面的各层平行 的倒易面为零层倒易面。在零层倒易面上面的各层平行倒易面分别为 倒易面分别为+1+1层、层、+2+2层 层 倒易面。在零层倒易面下面 倒易面。在零层倒易面下面的各层倒易面，称为 的各层倒易面，称为-1-1层、层、-2-2层 层 倒易面。倒易面。第34 页/共47 页第三十五页，共48 页。第35 页/共47 页第三十六页，共48 页。高阶劳厄斑点 高阶劳厄斑点(bndi(bndi n)n)n n 高阶劳厄区的出现使电子衍射花样变得复杂。在标定零层倒易 高阶劳厄区的出现使电子衍射花样变得复杂。在标定零层倒易面斑点时应把高阶斑点排除 面斑点时应把高阶斑点排除(pich)(pich)。因为高阶斑点和零层斑。因为高阶斑点和零层斑点分布规律相同，所以只要求出高阶斑点和零层斑点之间的水 点分布规律相同，所以只要求出高阶斑点和零层斑点之间的水平位移矢量，便可对高阶劳厄区斑点进行标定，此外还可以利 平位移矢量，便可对高阶劳厄区斑点进行标定，此外还可以利用带有高阶劳厄斑点的标准衍射花样和测定的花样进行对比，用带有高阶劳厄斑点的标准衍射花样和测定的花样进行对比，来标定阶劳厄斑点。来标定阶劳厄斑点。n n 高阶劳厄斑点可以给出晶体更多的信息。例如可以利用高阶劳 高阶劳厄斑点可以给出晶体更多的信息。例如可以利用高阶劳厄斑点消除 厄斑点消除180 180不唯一性和测定薄晶体厚度等。不唯一性和测定薄晶体厚度等。第36 页/共47 页第三十七页，共48 页。复杂电子衍射花样(huyng)2_超点阵斑点 n n 当晶体内部的原子或离子产生有规律的位移或不同种原子产生有序 当晶体内部的原子或离子产生有规律的位移或不同种原子产生有序排列时，将引起其电子衍射结果的变化，即可以使本来消光的斑点 排列时，将引起其电子衍射结果的变化，即可以使本来消光的斑点出现，这种额外 出现，这种额外(wi)(wi)的斑点称为超点阵斑点。的斑点称为超点阵斑点。n n AuCu3 AuCu3合金是面心立方固溶体，在一定的条件下会形成有序固溶体，合金是面心立方固溶体，在一定的条件下会形成有序固溶体，如图 如图6-16 6-16所示，其中 所示，其中Cu Cu原子位于面心，原子位于面心，Au Au位于顶点。位于顶点。第37 页/共47 页第三十八页，共48 页。复杂电子衍射花样 2_超点阵(di n zhn)斑点n n 从两个相的倒易点阵来看，在无 从两个相的倒易点阵来看，在无序固溶体中，原来由于权重为零 序固溶体中，原来由于权重为零（结构消光）应当抹去的一些（结构消光）应当抹去的一些(yxi)(yxi)阵点，在有序化转为之后 阵点，在有序化转为之后F F也不为零，构成所谓 也不为零，构成所谓“超点阵 超点阵”。于是，衍射花样中也将出现相应 于是，衍射花样中也将出现相应的额外斑点，叫做超点阵斑点。的额外斑点，叫做超点阵斑点。第38 页/共47 页第三十九页，共48 页。复杂(fz)电子衍射花样 3_二次衍射斑点 n n 电子受原子散射作用很强，以致衍射束强度可与透射束 电子受原子散射作用很强，以致衍射束强度可与透射束强度相当（动力学交互作用），故衍射束可作为新的入 强度相当（动力学交互作用），故衍射束可作为新的入射束，并产生 射束，并产生(chnshng)(chnshng)衍射，称为二次衍射。衍射，称为二次衍射。n n 二次衍射可使上述一些 二次衍射可使上述一些Fhkl=0 Fhkl=0的消光又出现强度；也使 的消光又出现强度；也使Fhkl0 Fhkl0处的反射强度发生变化。二次衍射效应还能在透 处的反射强度发生变化。二次衍射效应还能在透射斑点或衍射斑点周围出现一些卫星斑点，使斑点花样 射斑点或衍射斑点周围出现一些卫星斑点，使斑点花样复杂化，故指数标定前应将二次衍射斑点区分出来。复杂化，故指数标定前应将二次衍射斑点区分出来。第39 页/共47 页第四十页，共48 页。复杂(fz)电子衍射花样 4_菊池衍射花样 n n 当电子束穿透较厚的完整单晶体样品时，衍射图上除斑点花样外，又出现一些平行的亮暗线对。这就是菊池线或菊池衍射花样。n n 这是受到非弹性散射的电子随后又被弹性散射的结果。非弹性散射电子损失的能量100eV，比入射电子能量小得多，故随后的弹性散射的电子波波长(bchng)被视为等于入射电子波波长(bchng)。第40 页/共47 页第四十一页，共48 页。第41 页/共47 页第四十二页，共48 页。复杂(fz)电子衍射花样 4_菊池衍射花样n n 几个菊池线对中线 几个菊池线对中线(zhngxin)(zhngxin)的交点，称菊池 的交点，称菊池极，它是晶带轴在屏上的投影 极，它是晶带轴在屏上的投影点。通常，在观察屏上可看到 点。通常，在观察屏上可看到几个晶带的菊池极；或者说，几个晶带的菊池极；或者说，在一张底片上可以包括几个菊 在一张底片上可以包括几个菊池极的菊池线。把许多张底片 池极的菊池线。把许多张底片拼接起来，就得到菊池图。拼接起来，就得到菊池图。第42 页/共47 页第四十三页，共48 页。复杂(fz)电子衍射花样 4_菊池衍射花样第43 页/共47 页第四十四页，共48 页。总结(z ngji)X射线衍射相同点:满足衍射的必要和充分条件,可借助倒易点阵和厄瓦德图解不同点:波长长,试样是大块粉末1.要精确满足布拉格条件2.衍射角可以很大3.衍射强度弱,暴光时间长电子衍射相同点:满足衍射的必要和充分条件,可借助倒易点阵和厄瓦德图解不同点:波长短,试样是薄片1.倒易点变成倒易杆2.不要精确满足布拉格条件3.衍射角很小4.衍射强度强,暴光时间短第44 页/共47 页第四十五页，共48 页。总结(z ngji)单晶体衍射花样一系列规则排列的衍射斑点已知晶体结构:校核法,尝试法,约化四边形未知晶体结构:尝试法,重构法多晶体衍射花样同心圆环 标定方法:与德拜花样相同第45 页/共47 页第四十六页，共48 页。作业(zuy)：P164,1,9第46 页/共47 页第四十七页，共48 页。Company Logo感谢您的观看(gunkn)。第47 页/共47 页第四十八页，共48 页。