上海交通大学：《材料组织结构表征》课程教学资源（课件讲义）第三章 电子衍射与衍射衬度（书18章）

第三章电子衍射和衍衬成像 3.1电子衍射与X射线衍射的比较 3.2衍射产生的条件 3.3电子衍射几何分析公式及相机常数 3.4选区电子衍射的原理及操作 3.5多晶电子衍射花样的标定及其应用 3.5.1多晶衍射花样的产生及几何特征 3.5.2多晶电子衍射花样的主要应用

第三章 电子衍射和衍衬成像 3.1 电子衍射与X射线衍射的比较 3.2 衍射产生的条件 3.3 电子衍射几何分析公式及相机常数 3.4 选区电子衍射的原理及操作 3.5 多晶电子衍射花样的标定及其应用 3.5.1多晶衍射花样的产生及几何特征 3.5.2 多晶电子衍射花样的主要应用

第三章电子衍射和衍衬成像 3.6单晶电子衍射花样的分析 3.6.1单晶电子衍射花样的几何特征和强度 3.6.2单晶电子衍射花样的标定方法 3.6.3单晶电子衍射花样的应用 3.7复杂电子衍射花样的特征和识别 3.7.1高阶劳厄区斑点 3.7.2超点阵斑点 3.7.3孪晶衍射花样 3.7.4二次衍射斑点 3.7.5菊池衍射花样

第三章 电子衍射和衍衬成像 3.6 单晶电子衍射花样的分析 3.6.1单晶电子衍射花样的几何特征和强度 3.6.2 单晶电子衍射花样的标定方法 3.6.3单晶电子衍射花样的应用 3.7 复杂电子衍射花样的特征和识别 3.7.1高阶劳厄区斑点 3.7.2超点阵斑点 3.7.3孪晶衍射花样 3.7.4二次衍射斑点 3.7.5菊池衍射花样

第三章电子衍射和衍衬成像 3.8衍衬成像原理及应用 3.8.1透射电子像衬度的分类 3.8.2衍衬成像的方法和原理 3.8.3衍衬运动学理论 3.8.4衬成像的应用举例 3.8.5透射电子显微镜动态观察

第三章 电子衍射和衍衬成像 3.8 衍衬成像原理及应用 3.8.1透射电子像衬度的分类 3.8.2 衍衬成像的方法和原理 3.8.3 衍衬运动学理论 3.8.4衍衬成像的应用举例 3.8.5透射电子显微镜动态观察

3.1电子衍射与X射线衍射的比较 晶体对电子的衍射与对X射线一样，也要满足衍射几何条件（布拉 格公式)和物理条件（结构因子），所获得的衍射花样，对多晶体则为 一系列半径不同的同心衍射环所组成，对单晶体是一系列规则排列的衍 射斑点，如图3.1所示。电子衍射和X射线衍射的相似性和差异性的主要 几方面列在表3.1中，其中最重要的是用于衍射的电子波长比X射线波长 短得多，导致了电子衍射角很小，使单晶电子衍射花样在结构分析方面 比X射线容易得多

3.1 电子衍射与X射线衍射的比较 晶体对电子的衍射与对X射线一样，也要满足衍射几何条件（布拉 格公式）和物理条件（结构因子），所获得的衍射花样，对多晶体则为 一系列半径不同的同心衍射环所组成，对单晶体是一系列规则排列的衍 射斑点，如图3.1所示。电子衍射和X射线衍射的相似性和差异性的主要 几方面列在表3.1中，其中最重要的是用于衍射的电子波长比X射线波长 短得多，导致了电子衍射角很小，使单晶电子衍射花样在结构分析方面 比X射线容易得多

3.1电子衍射与X射线衍射的比较 (a)Au蒸发膜的多晶花样 (b)Fe-Mn-Si-Al合金中E相的单晶花样 图3.1电子行射花样

图3.1 电子行射花样 3.1 电子衍射与X射线衍射的比较  (a) Au蒸发膜的多晶花样 图3.1 电子行射花样 (b) Fe-Mn-Si-Al合金中  相的单晶花样

3.1电子衍射与X射线衍射的比较 电子衍射花样的分析包括两个方面： (1)衍射几何：电子束经晶体散射后所产生的干涉线或斑点 的位置； (2)衍射强度：即电子束经晶体散射后所产生的干涉线或斑 点的强度。 单从衍射几何方面的分析就可获得大量的晶体学信息，本章 重点讨论这一内容，对衍射强度分析只加粗略讨论

3.1 电子衍射与X射线衍射的比较 电子衍射花样的分析包括两个方面： （1）衍射几何：电子束经晶体散射后所产生的干涉线或斑点 的位置； （2）衍射强度：即电子束经晶体散射后所产生的干涉线或斑 点的强度。 单从衍射几何方面的分析就可获得大量的晶体学信息，本章 重点讨论这一内容，对衍射强度分析只加粗略讨论

3.1电子衍射与X射线衍射的比较 表3.1电子衍射与X射线衍射的比较 相似性 差异性 1.波的叠加性导致： 1.单原子散射的特性： 布拉格公式 (E)：受原子核散射 结构因子 (X)：受核外电子散射 消光规律 2.衍射波长及衍射角： 2.衍射花样类型： (E):1=10-3nm,衍射角20从0~3° (X):1=101nm, 单晶花样 衍射角20从0~180° 3.衍射斑点强度 多晶花样 IE/1x≈106~107 3.单晶花样能确定晶体位 4.辐射深度：(E): 低于lμm数量级 向 (X):低于100um数量级 5.作用样品体积：()：V≈1um3=10-9mm3 (X):V≈0.1~5mm3 6.晶体位向测定精度： (E):用斑点花样测定，约±3° (X):优于1° 注： (E)表示电子衍射，(X)表示X射线衍射

1.单原子散射的特性： （E）：受原子核散射 （X）：受核外电子散射 2.衍射波长及衍射角： （E）：λ＝10-3 nm，衍射角2θ从0～3° （X）：λ＝10-1 nm，衍射角2θ从0～180° 3.衍射斑点强度 4.辐射深度：(E): 低于1μm数量级 (X)：低于100μm数量级 5.作用样品体积：(E)： (X)： 6.晶体位向测定精度： (E)：用斑点花样测定，约±3° (X)：优于1° 3.1 电子衍射与X射线衍射的比较 表3.1 电子衍射与X射线衍射的比较 6 7 I E / I X 10 ~10 3 9 3 1μm 10 mm  V   3 V  0.1~ 5mm 相 似 性 差 异 性 1.波的叠加性导致： 布拉格公式 结构因子 消光规律 2.衍射花样类型： 单晶花样 多晶花样 3.单晶花样能确定晶体位 向 注：（E）表示电子衍射，（X）表示X射线衍射

3.2衍射产生的条件 3.2.1几何条件 fronts of equal phase 八、 0 C D 6 (hkly 00 B A d sine d sine The construction for deriving Bragg equation

3.2 衍射产生的条件 3.2.1 几何条件 The construction for deriving Bragg equation

3.2衍射产生的条件 3.2.1几何条件 2 dh sin0=n元 where 0 is incident angle or diffraction angle,here is defined as an angle between (hk plane and incident wave;n is diffraction order number and ..integers.If n=0,the diffraction is called zero order diffraction, indicating that incident wave is not reflected by the set of (hk planes,and forms transmitted wave.If n=1,the diffraction is called the first order diffraction,indicating that incident wave is reflected by (hkl plane,and forms first order diffracting wave.So does for n=+2,+3

3.2 衍射产生的条件 3.2.1 几何条件 where θ is incident angle or diffraction angle, here is defined as an angle between (hkl) plane and incident wave; n is diffraction order number and … integers. If n=0, the diffraction is called zero order diffraction, indicating that incident wave is not reflected by the set of (hkl) planes, and forms transmitted wave. If n=1, the diffraction is called the first order diffraction, indicating that incident wave is reflected by (hkl) plane, and forms first order diffracting wave. So does for … 2dhklsin  n n  2,3

3.2衍射产生的条件 3.2.1几何条件 2 sin0=元 n 2 dSin0=元 wheredn=d.The above equations express such a physical sense:the n order diffraction of any (hk/) lattice planes is equivalent to the first order diffraction of (nhnkn/)planes.For example,the second order diffraction of(100)planes is equivalent to the first order diffraction of(200)planes

3.2 衍射产生的条件 3.2.1 几何条件 where . The above equations express such a physical sense: the n order diffraction of any (hkl) lattice planes is equivalent to the first order diffraction of (nhnknl) planes. For example, the second order diffraction of (100) planes is equivalent to the first order diffraction of (200) planes. 2 sin   n dhkl 2dnhnknlsin   dhkl n  dnhnknl /