参考答案-TEM复习提要

1一、布拉格定律代数形式2dHKLsin(θ)=λ（近似2dHKLθ=λ），或矢量形式二、衍射束振幅计算三、TEM基本结构从上之下1.电子枪：分类——热发射、场发射，三极结构，哪三极，三极的电位高低2.电磁透镜物镜：依靠高尺寸精度的极靴及其高装配精度，获得高轴对称高强度非均匀磁场，以使物镜具有高分辨率，物镜的分辨率决定了整个电镜的分辨率。概念：电磁透镜的球差、像散、色差、景深、焦长孔径半角、散射角。注意：电子沿透镜光轴入射时，散射角大于孔径半角的电子不能用于TEM成像。孔径半角对球差、像散、色差、景深、焦长的影响规律四、TEM拍摄图像（高倍）与衍射花样的光路示意图五、衍射花样标定：下图为钢铁材料的花样，请对所有衍射斑点进行晶面指数标定，格式为（例）：(110)γ，(112)α。写出晶带轴指数，格式为（例）：B=[011]γ。下标α和γ分别代表铁素体相和奥氏体相。附铁素体与奥氏体的晶面间距表。hklgKKID2注意：上述为参考答案，标定结果有若干，但需满足如图所示的矢量和；晶带轴指数与所有相应的晶面指数点积=0。六、TEM明场像、普通暗场像、中心暗场像成像光路图（需要显示选区光阑和物镜光阑的位置）(110)αd=0.14nmd=0.20nm(002)α晶带轴[1-10]α(-1-1-2)α(112)α=(110)α+(002)α(00-2)α(-1-10)α(-1-12)α(11-2)α(000)αd=0.12nmd=0.18nmd=0.18nmd=0.13nm(020)γγ相α相(200)γ(220)γ晶带轴[001]γ(-200)γ(-220)γ(2-20)γ(0-20)γ(000)γ(-2-20)γγ相3七、给出试样上各晶区（面心立方）的选区衍射花样，画出图示物镜光阑所套位置的图像示意图（不插入选区光阑）4屏幕晶体A晶体B晶体C晶体A选区，[100]晶带轴晶体B选区，[122]晶带轴晶体C选区，[100]晶带轴不插入选区光阑12345八、如图，已知薄膜试样向上弯曲。薄膜B处微区某晶面与电子束平行，A处微区该晶面的倒易阵点-G的偏离矢量s=0，C处微区该晶面的倒易阵点G的偏离矢量s=0。请参考B处微区的晶面、入射束波矢、倒易球、倒易阵点的关系示意图，绘出A处微区、B处微区的晶面、入射束波矢、倒易球、倒易阵点的关系示意图。参考图(a)、(b)、(c)的选区衍射花样，在括号中填入相应的选项（a、b或c）。不插入选区光阑的情况下，分别绘出-G、O、G斑点中的示意图像。1晶体A晶体B晶体C2晶体A晶体B晶体C3晶体A晶体B晶体C4晶体A晶体B晶体C6B处对称入射A处偏移矢量=0C处偏移矢量=0B处：晶面、入射束波矢、倒易球、倒易矢量关系示意图A处：晶面、入射束波矢、倒易球、倒易矢量关系示意图C处：晶面、入射束波矢、倒易球、倒易矢量关系示意图OG-GOG-GA处选区衍射花样：（a）（a）（b）C处选区衍射花样：（b）（c）B处选区衍射花样：（c）OG-G-GG-GG7九、（原题有误！！！）在第八题中，若薄膜试样向下弯曲。薄膜B处微区某晶面与电子束平行，A处微区该晶面的倒易阵点G的偏离矢量s=0，C处微区该晶面的倒易阵点-G的偏离矢量s=0。请参考B处微区的晶面、入射束波矢、倒易球、倒易阵点的关系示意图，绘出A处微区、B处微区的晶面、入射束波矢、倒易球、倒易阵点的关系示意图。参考图(a)、(b)、(c)的选区衍射花样，在括号中填入相应的选项（a、b或c）。不插入选区光阑的情况下，分别绘出-G、O、G斑点中的示意图像。ABC-GABCO提示：样品某区域如果某方向（G或-G）的衍射严格满足布拉格条件（偏离矢量s=0），则样品对应该方向的衍射斑点的暗场像中，该区域呈亮的衬度，而样品对应中心斑点的明场像中，该区域呈现暗的衬度。不插入选区光阑的情况下，-G、O、G斑点中的示意图像：ABCGABC-GABCGABCO提示：样品某区域如果某方向（G或-G）的衍射严格满足布拉格条件（偏离矢量s=0），则样品对应该方向的衍射斑点的暗场像中，该区域呈亮的衬度，而样品对应中心斑点的明场像中，该区域呈现暗的衬度。不插入选区光阑的情况下，-G、O、G斑点中的示意图像：8B处对称入射A处偏移矢量=0C处偏移矢量=0B处：晶面、入射束波矢、倒易球、倒易矢量关系示意图C处：晶面、入射束波矢、倒易球、倒易矢量关系示意图OG-GOG-GC处选区衍射花样：（a）（a）（b）（c）B处选区衍射花样：（c）OG-G-GGA处：晶面、入射束波矢、倒易球、倒易矢量关系示意图A处选区衍射花样：（b）-GG9十、如图所示刃型位错。电子束沿位错处多余原子面方向入射。衍射晶面如图所示。A区与B区的晶面的倒易阵点G或-G的偏离矢量=0。参考第八题，绘出A处、O处、B处微区的晶面、入射束波矢、倒易球、倒易阵点的关系示意图。参考第八题图(a)、(b)、(c)的选区衍射花样，在括号中填入相应的选项（a、b或c）。不插入选区光阑的情况下，分别绘出-G、O、G斑点中的示意图像。电子束入射方向刃型位错示意图位错处OABOG-G10B处：晶面、入射束波矢、倒易球、倒易矢量关系示意图C处：晶面、入射束波矢、倒易球、倒易矢量关系示意图OG-GOG-GB处选区衍射花样：（a）（a）（b）（c）O处选区衍射花样：（c）OG-G-GGA处：晶面、入射束波矢、倒易球、倒易矢量关系示意图A处选区衍射花样：（b）-GG电子束入射方向刃型位错示意图位错处OAB11第八、九、十题提示：明场像中，晶体中出现的每一条弯曲（等倾）暗条纹、位错暗条纹（或推而广之，暗区），都对应此刻该晶体中某一指数的晶面（晶体的某一倒易矢量）满足布拉格条件的区域，一般来说不同的条纹对应不同指数的晶面（倒易矢量），若仅对某暗条纹区域做选区衍射，则除透射斑点外，此条纹相应的衍射斑亮度最大。若选取该晶体的某一衍射斑点观察该晶体的暗场像，则该晶体中的亮条纹区（或推而广之，亮区）中对应该衍射斑的晶面满足布拉格条件；或者说在该晶体中，如果某些区域的此衍射斑所对应的晶面满足布拉格条件，则显示明亮的衬度，呈现亮的条纹或其它形貌。十一、什么叫衍射衬度、质厚衬度、原子序数衬度、相位衬度、z衬度、形貌衬度（倾斜衬度、漫射衬度）、成分衬度。明场TEM像、暗场TEM像、TEM晶格像、STEM（扫描透射）像、SEM二次电子像、SEM背散射电子像分别以何种衬度为主，分别采集何种信号成像？十二、DigitalMicrograph、Carine使用练习。在Carine中绘制衍射花样，记下某衍射斑相应的晶面间距（注意单位是埃，即0.1nm），去掉坐标符号（a*b*c*），拷屏，打开图像编辑软件（如画图）粘贴，适当裁剪，色彩格式改为灰度（或黑白），保存为图片文件。在DigitalMicrogragh中打开图片文件，用“LineROI”从透射斑点中心到该衍射斑点中心拉出一条虚线，点击菜单项“Analysis/Calibrate…”，在对话框中右侧的“Units”中选择“1/nm”，在对话框左上侧“Enterd-spacinginnm”的文本框中输入该衍射斑相应的晶面间距值（注意单位），点“OK”，然后点击菜单项“Edit/DataBar/AddScaleMaker”，适当调整图上的标尺长短。拷屏，利用图像编辑软件裁剪编辑，色彩改为灰度（或黑白），保存为图片文件。注意：带标尺的衍射花样照片，其相机常数=（标尺的长度）*（标尺示数的倒数）。绘制下列金属（教材附录12元素的物理性质）的TEM衍射花样示意图。对于立方晶系（如bcc、fcc），绘制晶带轴分别为[001]、[011]、[111]、[112]的衍射花样。对于六角晶系（如hcp），绘制晶带轴分别为[001]、[100]、[011]、[120]的衍射花样（注意三指数表示法[uvw]与四指数表示法[UVTW]，指数间关系是u=2U+V，v=2V+U，w=W，T=-(U+V)。在衍射花样图上需注明标尺，单位是1/nm。11120122414蔡峰成AgAOB-GAOBO提示：样品某区域如果某方向（G或-G）的衍射严格满足布拉格条件（偏离矢量s=0），则样品对应该方向的衍射斑点的暗场像中，该区域呈亮的衬度，而样品对应中心斑点的明场像中，该区域呈现暗的衬度。不插入选区光阑的情况下，-G、O、G斑点中的示意图像：AOBG1221120122415陈剑南Al31120122416陈亮Au41120122417陈梦灵Ba51120122418陈世杰a-Be61120122419程序Cd71120122421邓聪Ge81120122422辜思聪Cr91120122423郭丹Cu101120122424贺静怡a-Fe111120122425华牧天Ir121120122426黄雷a-La131120122427金辰日Li141120122428金辛Mg151120122429景亚强Mo161120122430李彤Nb171120122431林瑶a-Nd181120122433龙玉涵Ni191120122435沈昭然Pb201120122436王杰闻Pd211120122437王英华a-Pr221120122438吴越Pt231120122439胥楠Re241120122440徐子祁β-Rh251120122441杨听雨Ta261120122442尹冬凡Th271120122445周涵a-Ti281120122420次仁多吉a-Tl29V30a-W31Zn32a-Zr33Os34Si35γ-Fe（a=0.358nm）36Te37a-Ca38石墨