晶体内部缺陷及界面结构用透射电子显微镜(TEM)E的电子衍射。电子衍射根据衍射衬度 (衬度:即不同区域的亮暗差别)成像,由行射衬度原理形成的电子图像称为行射衬度像,简称为衍衬像。衍射衬度像分为明场像和暗场像两种。而衍射衬度主要是由于晶体试样满足布拉格条件程度差异以及结构振幅不同而形成的电子图像。它仅属于晶体结构物质,对于非晶体试样是不存在的。
1、明场像暗场像定义
明场像 (BF):选用单一透射束形成的衍射衬度像。像清晰。
暗场像 (DF):选用单一衍射束形成的衍射衬度像。像有畸变。
说明:成像电子束选取采用物镜首焦面插入人镜光雨米头。+在暗场成像情况下,成像电子束与透射电镜光轴存在偏差,导致像差大和成像质量不佳,为了得到高质量的暗场像往往采用中心暗场成像方式。
中心暗场像 (CDF):入射电子束对试样倾斜照明,得到的暗场像。像不畸变、分辨率高。
2、明场像暗场像的产生原理
3、分析应用
主要的衍射衬度来源
(1)两个晶粒的取向差异使它们偏离布拉格衍射的程度不同而形成的衬度;
(2) 缺陷或应变场的存在,使晶体的局部产生畸变,从而使其布拉格条件改变而形成的衬度;
(3)微区元素富集或者第二相粒子存在可能会引起它们晶面之间距离变化引起布拉格条件变化进而产生衬度,也包括第二相因结构因子不同表现出衬度;
(4) 等厚条纹,完整晶体中随厚度的变化而显示出来的衬度;
(5)等倾条纹,在完整晶体中,由于弯曲程度不同(偏离矢量不同) 而引起的衬度。
衍射衬度成像的特点:
(1)衍射成像具有单束和无干涉成像的特点,所获得的并非试样的真正实像,然而衍射衬度像中衬度的分布体现出试样出射面各点成像束强度的分布规律,这是入射电子波和样品中物质波相互作用之后的产物,承载着晶体散射体内的结构信息——尤其是缺陷所导致的衬度;
(2)衍射成像对晶体的不完整性非常敏感;
(3)衍射成像所显示的材料结构细节对取向也是敏感的;
(4)衍射成像反映的是晶体内部的组织结构特征。
明场像和暗场像分析类别
(1) 对不完整晶体分析
1.由于晶体取向关系的改变而引起的不完整,可分析晶界、李晶界、沉淀物与基体界向等等;
2.晶体缺陷造成的,可对相关缺陷(空穴与间隙原子),线缺陷(位错),面缺陷(层错)和体缺陷(偏析,二相粒子和空洞)进行分析;
3相转变引起的晶体不完整性,可分析出成分改变组织不变情况及相界面 (共格、半共格、非共格)。
下图是利用明场像及暗场像分析的实例