1、电子衍射谱的种类
在透射电镜衍射花样上,对不同样品,用不同衍射方式,可观察到各种衍射结果。
例如单晶、多晶、非晶、会聚束、菊池的电子衍射花样。
又因为晶体自身的结构特点还会反映到电子衍射花样上,例如有序相电子衍射花样就有它自己的特征,此外,由于二次衍射等会使电子衍射花样变得更加复杂。
(图1)
上图只是给出了晶体在某个方向的平行光能彼此加强时,一定会在透镜的背焦面上会聚成一个加强的衍射斑点。而晶体究竟会在哪些方向产生平行光之间彼此加强的衍射,最终还是取决于它满不满足布拉格方程。
(图2)
2、电子衍射花样的优点与不足之处
优点
电子衍射可以将相同样品的上将形貌观察和结构分析相结合。当电子波长较短时,单晶电子衍射花样是晶体倒易点阵一二维截面放大投影到底片,由底片电子衍射花样可直观分辨出部分晶体结构及其对称性特征,这使得晶体结构研究较X射线简便。材料对电子的散射能力很强,约为X射线的一万倍,曝光时间短。
不足
电子衍射强度有时几乎与透射束相当,以致两者产生交互作用,使电子衍射花样,特别是强度分析变得复杂,不能象X射线那样从测量衍射强度来广泛的测定结构;散射强度高导致电子透射能力有限,要求试样薄,这就使试样制备工作较X射线复杂;在精度方面也远比X射线低。
3、选区电子衍射
如果在物镜的像平面处加入一个选区光阑,那么只有A’B’范围的成像电子能够通过选区光阑,并最终在荧光屏上形成衍射花样。
这部分衍射花样其实是通过试样的AB范围来给出,所以用选区光阑可很方便地对试样上微区结构细节进行分析。
(图3)选区电子衍射原理图
4、复杂电子衍射花样——超点阵花样
当晶体由两个或更多个原子或离子组成时,对晶体内任意原子或离子而言,若其能在点阵内任意阵点上任意占得,我们称晶体为无序晶体;若晶体内不同原子或离子仅能占据某一个阵点时,这种晶体就会变得井然有序。
晶体从无序相向有序相转变以后,在产生有序的方向会出现平移周期的加倍,从而引起平移群的改变。由此引发的最显著的特点是在某些方向出现与平移对称对应的超点阵斑点。
(图4)
上图即是CuAu3无序和有序的模型和对应的电子衍射花样。其中图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样,而图d则是与有序对应的超点阵电子衍射花样。
5、二次衍射
电子束穿行晶体时产生强衍射束也可作为入射束再一次衍射到晶体内即二次衍射。由二次衍射产生的新增附加斑点,称为二次衍射斑。二次衍射较强时也可再行衍射而形成多次衍射。
产生二次衍射的条件:
1、晶体足够厚;
2、衍射束要有足够的强度。
(图5)二次衍射花样形成的示意图
(图6)