TEM透射电镜分析电子衍射花样的标定

2023-07-03 16:47 检测知识

  晶体结构已知的单晶电子衍射花招的标定

  单晶电子衍射谱实际上是倒空间中的一个零层倒易面,对它标守时,只考虑相机常数已知的情况。由于关于现在的电镜,相机长度可以直接从电镜和底片上读出来,虽然这个值与实际上会有不同,但这个不同不大。之所以要在多晶衍射时考虑相机常数不知道的情况,是由于咱们常常要用已知的粉末多晶样品(如金)去校正相机常数。相机常数不知道时,单晶电子衍射花招标定后可能欠好验算,因而除非是已知的相,否则标定非常简略犯错。

  1.标准花招对照法

  这种办法只适用于简略立方、面心立方、体心立方和密排六方的低指数晶带轴。由于这些晶系的低指数晶带的标准花招可以在有的书上查到,假设得到的衍射花招跟标准花招完全一同,则底子上可以判定该花招。透射电镜通知你不过需求留心的是,通过标准花招对照法标定的花招,标定完了往后,必定要验算它的相机常数,由于标准花招给出的只是花招的份额联络,而关于有的物相,某些较高指数花招在形状上与某些低指数花招非常相似,但是由两者算出来的相机常数会相差很远。所以即使知道该晶体的结构,在对比时依然要留神。

  2.检验-校核法

  a)量出透射斑到各衍射斑的矢径的长度,运用相机常数算出与各衍射斑对应的晶面间隔,判定其可能的晶面指数;

  b)首要判定矢径衍射斑的晶面指数,然后用检验的办法选择矢径次小的衍射斑的晶面指数,两个晶面之间夹角应该自恰;

  c)然后用两个矢径相加减,得到其它衍射斑的晶面指数,看它们的晶面间隔和彼此之间的夹角是否自恰,假设不能自恰,则改动第二个矢径的晶面指数,直到它们全部自恰中止;

  d)由衍射花招中任意两个不共线的晶面叉乘,即可得出衍射花招的晶带轴指数。

  检验-校核法应该留心的问题

  关于立方晶系、四方晶系和正交晶系来说,它们的晶面间隔可以用其指数的平方来标明,因而关于间隔必定的晶面来说,其指数的正负号可以随意。但是在标守时,只需第一个矢径是可以随意取值的,从第二个初步,就要考虑它们之间角度的自恰;一同还要考虑它们的矢量相加减往后,得到的晶面指数也要与其晶面间隔自恰,一同角度也要保证自恰。

  其他晶系的对称性越***,k,l之间交换而不会改动面间隔的时机越大,选择的规划就会更大,标守时就应该更加留神。

  3.查表法(比值法)-1

  a)选择一个由斑斓构成的平行四边形,要求这个平行四边形是由两个邻边组成,测量透射斑到衍射斑的矢径和次小矢径的长度和两个矢径之间的夹角r1, r2,θ;

  b)依据矢径长度的比值r2/r1 和θ角查表,在与此物相对应的表格中查找与其匹配的晶带花招;

  c)按表上的效果标定电子衍射花招,算出与衍射斑斓对应的晶面的面间隔,将其与矢径的长度相乘看它等不等于相机常数(这一步非常重要);

  d)由衍射花招中任意两个不共线的晶面叉乘,验算晶带轴是否正确。

  3.查表法(比值法)-2

  a)测量透射斑到衍射斑的次小和第三小矢径的长度r1, r2, r3;

  b)依据矢径长度的比值r2/r1 和r3/r1查表,在与此物相对应的表格中查找与其匹配的晶带花招;

  c)按表上的效果标定电子衍射花招,算出与衍射斑斓对应的晶面的面间隔,将其与矢径的长度相乘看它等不等于相机常数(这一步非常重要);

  d)由衍射花招中任意两个不共线的晶面叉乘,验算晶带轴是否正确。

  之所以有两种不同的查表法,是由于有两种不同的表格,它们的查询办法和原理底子上是一同的。

  查表法应该留心的问题:

  首要查表法标定完了往后必定要用相机常数来验算,由于即使物相是已知的,同一种物相中也会有形状底子相同的花招,但它们不可能是由相同的晶面构成,因而算出来的相机常数也不可能相同;

  由两个矢径和一个夹角来查表时,有的表总是取锐角,这样有优点,但查表时要留心你的花招或许和表上的晶带轴反号,所以标定完了之后,必定要用不共线的两矢量叉乘来验算;假设夹角不是只取锐角,一般不存在这个问题;

  假设从衍射花招上得到的值在表上查不到,则要留心与你的夹角互补的效果,由于晶带轴的正反向在表中往往只需一个值。

  02

  超点阵花招

  当晶体是由两种或许两种以上的原子或许离子构成时,关于晶体中的任何一种原子或许离子,假设它可以随机地占有点阵中的任何一个阵点,则咱们称该晶体是无序的;假设晶体中不同的原子或许离子只能占有特定的阵点,则该晶体是有序的。

  晶体从无序相向有序相改动往后,在发生有序的方向会出现平移周期的加倍,然后引起平移群的改动。由此引发的显著的特征是在某些方向出现与平移对称对应的超点阵斑斓。

  上图就是CuAu3无序和有序的模型和对应的电子衍射花招。其间图a是CuAu3无序时的晶体结构模型,而图b是有序时的晶体结构模型;图c是与无序对应的电子衍射花招,而图d则是与有序对应的超点阵电子衍射花招。

  上图是CsCl无序和有序的模型和对应的电子衍射花招。其间图a是CsCl无序时的晶体结构模型,而图b是有序时的晶体结构模型;图c是与无序对应的电子衍射花招示意图,而图d则是与有序对应的超点阵电子衍射花招示意图。

  上图是超点阵花招的一些实例,这些花招是从一种沿[111]方向具有六倍周期的凌乱有序钙钛矿相中得到的。图a是沿[010]方向2倍周期有序的超点阵电子衍射花招,图b是沿[101]方向2倍周期有序的超点阵电子衍射花招,图c是沿[11-1]方向2倍周期有序的超点阵电子衍射花招,而图d则是沿[111]方向6倍周期有序的电子衍射花招。

  03

  孪晶电子衍射花招

  所谓孪晶,通常指按必定取向联络并排成长在一同的同一物质的两个晶粒。从晶体学上讲,可以把孪晶晶体的一部分当作另一部分以某一低指数晶面为对称面的镜像;或以某一低指数晶向为旋转轴旋转必定的角度。

  孪晶的分类:

  1、按晶体学特征:反映孪晶和旋转孪晶;

  2、按构成办法:成长孪晶和形变孪晶;

  3、按孪晶形状:二次孪晶和高次孪晶。

  上图中图a和b是CaMgSi相中的(102)孪晶在不同位向下的孪晶花招,图c是CaMgSi相中其他一种孪晶的电子衍射花招,其孪晶面是(011)面;图d是镁中常见的(10-12)孪晶花招。

  04

  二次衍射

  在电子束穿行晶体的过程中,会发生较强的衍射束,它又可以作为入射束,在晶体中发生再次衍射,称为二次衍射。二次衍射构成的新的附加斑斓称作二次衍射斑。二次衍射很强时,还可以再行衍射,发生多次衍射。

  发生二次衍射的条件:

  1、晶体满意厚;

  2、衍射束要有满意的强度。

  二次衍射花招构成的示意图

  典型的比方:硅的电子衍射花招,图中红圈内的衍射应该是体系消光的。但(200)可以是(111)衍射电子再发生(1-1-1)衍射的总的效果。这一现象被称为二次衍射或动力学衍射。同理,消光的(222)也可以由两次(111)来发生。(200)也可以通过(111)+(111)+(0-2-2)来发生,只是这种多次衍射的几率更低一些算了。

  上图是二次衍射中出现剩下衍射斑斓的两种不同,其间图a是在镁钙合金中得到的的电子衍射花招,图中正本只存在两套花招,分别是镁的[-1100]晶带轴电子衍射花招和Mg2Ca相的[3-302]晶带轴花招。而花招中出现的很多卫星斑是由于二次衍射,通过Mg2Ca相的(1-103)斑斓与Mg的(000-2)斑斓之间存在的差矢平移形成的。图b和图c是一种有序钙钛矿相中沿[010]p方向得到的电子衍射花招,其间图b是在较厚的当地得到,而图c则是在很薄的当地得到。在较薄的当地,由于不存在动力学效应,可以清楚地看到花招中存在相当多消光的斑斓,但在较厚的当地,由于动力学效应,出现二次衍射的矢量平移,使得正本应该消光的斑斓变得看起来不必光了。