电子显微镜第四章电镜显微图象解释
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电镜-图象分析
7．要综合分析各方面的超微病变象，避免孤 立看待某一两种超微结构。
8．重视样品制备技术的精益求精。 9．可采用“普遍取样在先、分别选择在后”
的方法。即在大多数或全部尸活检标本术中 取材固定，待冰冻或石蜡切片观察后再作取 舍。
（二）肿瘤细胞电镜结构的一般特 征
1．多形性 不规则、数量增多、呈现核仁边集，一般认为核仁/
合成核蛋白体和核糖 核酸的场所。
核仁一般形态 图1 G颗粒部 F
纤维部 C无定性 部 ↑核基质伸入 核仁 图2 G颗粒部 F 纤维部 C无定性 部
核仁边集 代谢旺盛的细胞，核仁多，较大，靠近核膜分布 新生细胞、胚胎细胞、恶性肿瘤细胞。
细胞受刺激或代谢活跃 的表现
肿瘤、病毒、药物作用、 激素刺激等。也见正常 组织。
L 血管腔， 内皮细胞 质膜三层结构清晰
示小肠上皮细胞 间的细胞连接
图1、2 T紧密 连接 I中间连 接 D桥粒
G缝管连
接 F相嵌连接M微绒毛源自示桥粒、半桥粒、 自身桥粒
图1桥粒
P附
着板 F微丝 D
中间丝
图2半桥粒（↑） B基膜 E细胞质 D真皮（结缔组织）
图3 人胚羊膜细 胞内的自身桥粒
核比值超过0.25是恶性的一个标准。 2．去分化（低分化性） 3．S期细胞特征 4．分化混乱（双向性或多相性分化） 5．代谢不稳定 6．侵润 7、 其它
致谢
示多聚核蛋白体及单核 蛋白体
图1 ↑多聚核蛋白体
图2 众多单核蛋白体 （↑）
图3 ↑单核蛋白体 C 染色体
内 质 网 池 中 Russell´s body （ 取 自 ： 浆 细 胞 ）
图2 红白血病骨髓巨 噬细胞巨线粒体
管状嵴的线粒体
图1 嵴呈管状的线 粒体
8．重视样品制备技术的精益求精。 9．可采用“普遍取样在先、分别选择在后”
的方法。即在大多数或全部尸活检标本术中 取材固定，待冰冻或石蜡切片观察后再作取 舍。
（二）肿瘤细胞电镜结构的一般特 征
1．多形性 不规则、数量增多、呈现核仁边集，一般认为核仁/
合成核蛋白体和核糖 核酸的场所。
核仁一般形态 图1 G颗粒部 F
纤维部 C无定性 部 ↑核基质伸入 核仁 图2 G颗粒部 F 纤维部 C无定性 部
核仁边集 代谢旺盛的细胞，核仁多，较大，靠近核膜分布 新生细胞、胚胎细胞、恶性肿瘤细胞。
细胞受刺激或代谢活跃 的表现
肿瘤、病毒、药物作用、 激素刺激等。也见正常 组织。
L 血管腔， 内皮细胞 质膜三层结构清晰
示小肠上皮细胞 间的细胞连接
图1、2 T紧密 连接 I中间连 接 D桥粒
G缝管连
接 F相嵌连接M微绒毛源自示桥粒、半桥粒、 自身桥粒
图1桥粒
P附
着板 F微丝 D
中间丝
图2半桥粒（↑） B基膜 E细胞质 D真皮（结缔组织）
图3 人胚羊膜细 胞内的自身桥粒
核比值超过0.25是恶性的一个标准。 2．去分化（低分化性） 3．S期细胞特征 4．分化混乱（双向性或多相性分化） 5．代谢不稳定 6．侵润 7、 其它
致谢
示多聚核蛋白体及单核 蛋白体
图1 ↑多聚核蛋白体
图2 众多单核蛋白体 （↑）
图3 ↑单核蛋白体 C 染色体
内 质 网 池 中 Russell´s body （ 取 自 ： 浆 细 胞 ）
图2 红白血病骨髓巨 噬细胞巨线粒体
管状嵴的线粒体
图1 嵴呈管状的线 粒体
第四章 电子显微镜分析基础
极靴小孔隙中。如图19.6(a)、(b)、(c)所示，(c)是一种强
磁透镜。由于透镜焦距与所采用的磁场相关 磁场越强 焦 距越短 放大倍数也就越大 电子显微镜的成像物镜大多采 用短焦距的强磁透镜
强磁透镜
2.3 电磁透镜的像差、分辨本领、景深和焦长
ro
2
理论上 电子显微镜的分辨率很高 但事实上 其分辨率远
2.4 电子显微镜与光学显微镜的对比 电子显微镜在分辨本领、放大倍数、景深、焦长等 许多方面有着明显的优点 它能把微区（几个微米）、
甚至超微区（10nm以下）把形貌、成分、结构三个主
要测试方面的内容密切结合起来进行研究
电子显微镜的发明及发展开拓了许多新的研究领
域 但电子显微镜也有一些局限性 需要光学显微镜和
第4章
电子显微镜分析基础
一、光学显微镜的分辨率
人眼分辨极限只有0.2mm 光学显微镜的分辨极限是
0.1μm 电子显微镜的分辨率普遍达到0.3nm 最好的电
子显微镜的分辨率已经达到0.07nm 一般原子、离子半
径大约在0.1nm左右
在电子显微镜下可以直接观察到分子 甚至原子的世界 这
个分辨能力比人眼高出了近100万倍 比最好的光学显微
2.3.2电磁透镜的分辨本领 分辨本领取决于透镜的像差和衍射效应所产生的 散焦斑（或称埃利斑）尺寸的大小 光学显微镜在最佳 情况下 分辨本领可以达到照明光波波长的二分之一 电子束波长比可见光波长小五个数量级 如果电磁透镜 像差（特别是球差）能得到较好的矫正 那么它的分辨 本领理应达到照明波的半波长0.002nm极限值（按加速
1 eV m 2 2
式中 e为电子电荷绝对值 V为加速电压(kV) ν为电子运动速 度 m为电子的质量 从上式可以得到电子运动的速率为：
电子显微镜
透射电镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～几十万倍。由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力 低，必须制备更薄的超薄切片（通常为50～100nm）。
透射式电子显微镜镜筒的顶部是电子枪，电子由钨丝热阴极发射出、通过第一，第二两个聚光镜使电子束聚 焦。电子束通过样品后由物镜成像于中间镜上，再通过中间镜和投影镜逐级放大，成像于荧光屏或照相干版上。 中间镜主要通过对励磁电流的调节，放大倍数可从几十倍连续地变化到几十万倍；改变中间镜的焦距，即可在同 一样品的微小部位上得到电子显微像和电子衍射图像。
因此，透射电子显微镜突破了光学显微镜分辨率低的限制，成为了诊断疑难肿瘤的一种新的工具。有研究报 道，无色素性肿瘤、嗜酸细胞瘤、肌原性肿瘤、软组织腺泡状肉瘤及神经内分泌肿瘤这些在光镜很难明确诊断的 肿瘤，利用电镜可以明确诊断电镜主要是通过对超微结构的精细观察，寻找组织细胞的分化标记，确诊和鉴别相 应的肿瘤类型。细胞凋亡与肿瘤有着密切的关系，电镜对细胞凋亡的研究起着重要的作用，因此利用电镜观察细 胞的超微结构病理变化和细胞凋亡情况，将为肿瘤的诊断和治疗提供科学依据。
电子显微镜
光学仪器Βιβλιοθήκη 01 组成03 参数 05 缺点
目录
02 种类 04 样本处理 06 应用
基本信息
电子显微镜，简称电镜，英文名Electron Microscope（简称EM），经过五十多年的发展已成为现代科学技 术中不可缺少的重要工具。电子显微镜由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。
电子显微镜技术的应用是建立在光学显微镜的基础之上的，光学显微镜的分辨率为0.2μm，透射电子显微镜 的分辨率为0.2nm，也就是说透射电子显微镜在光学显微镜的基础上放大了1000倍。
生物学
在分子生物学、分子遗传学及遗传工程方面的研究；昆虫分类的研究：人工合成蛋白质方面的研究以及对各 种细菌；病毒、噬菌体等微生物的研究 。
透射式电子显微镜镜筒的顶部是电子枪，电子由钨丝热阴极发射出、通过第一，第二两个聚光镜使电子束聚 焦。电子束通过样品后由物镜成像于中间镜上，再通过中间镜和投影镜逐级放大，成像于荧光屏或照相干版上。 中间镜主要通过对励磁电流的调节，放大倍数可从几十倍连续地变化到几十万倍；改变中间镜的焦距，即可在同 一样品的微小部位上得到电子显微像和电子衍射图像。
因此，透射电子显微镜突破了光学显微镜分辨率低的限制，成为了诊断疑难肿瘤的一种新的工具。有研究报 道，无色素性肿瘤、嗜酸细胞瘤、肌原性肿瘤、软组织腺泡状肉瘤及神经内分泌肿瘤这些在光镜很难明确诊断的 肿瘤，利用电镜可以明确诊断电镜主要是通过对超微结构的精细观察，寻找组织细胞的分化标记，确诊和鉴别相 应的肿瘤类型。细胞凋亡与肿瘤有着密切的关系，电镜对细胞凋亡的研究起着重要的作用，因此利用电镜观察细 胞的超微结构病理变化和细胞凋亡情况，将为肿瘤的诊断和治疗提供科学依据。
电子显微镜
光学仪器Βιβλιοθήκη 01 组成03 参数 05 缺点
目录
02 种类 04 样本处理 06 应用
基本信息
电子显微镜，简称电镜，英文名Electron Microscope（简称EM），经过五十多年的发展已成为现代科学技 术中不可缺少的重要工具。电子显微镜由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。
电子显微镜技术的应用是建立在光学显微镜的基础之上的，光学显微镜的分辨率为0.2μm，透射电子显微镜 的分辨率为0.2nm，也就是说透射电子显微镜在光学显微镜的基础上放大了1000倍。
生物学
在分子生物学、分子遗传学及遗传工程方面的研究；昆虫分类的研究：人工合成蛋白质方面的研究以及对各 种细菌；病毒、噬菌体等微生物的研究 。
电镜图像解释
在荧光屏上大幅度扫动.等厚消光条纹则不随晶 体样品倾转面扫动,这是区分等厚条纹与等倾条 纹的简单方法(参看照片). 3. 消光距离
从(4-3),(4-4)中得到消光距离为
ζ g = πV ccosθ/λF g (4-6)
由于电子衍射θ很小, cosθ≈1,所以 ζ g = πV c/λF g 根据式(4-4) I D= π2sin2(πst)/ ζg (πs)2 强度公式可 知,暗场向的衍射强度是晶体厚度t和偏离参量s 的正弦周期函数.
• 对于透射电镜试样,由于样品较厚，则质厚衬度 可近似表示为:
Gρt = N(δ02ρ2t2 /A2 - δ01ρ1t1 /A1 ) (4-1) 其中 δ02.δ01 --- 原子的有效散射截面 A2. A1 --- 试样原子量 ρ2. ρ1 --- 样品密度
t2, t1 --- 试样厚度
N --- 阿佛加德罗常数
ID = Φg · g Φ 设 ID= F2 sin2(π s z t)/ sin2(π s z )
∵ S z 很小,上式可写成 ID= F2 sin2(π s z t)/ (π s z )
上两式里简化处理的运动学度公式.
若令入射电子波振幅Φ0=1,则根据费涅耳衍射 理论,得到衍射波振幅的微分形式: d Φg = iλ F g e-2 πis·z dz / V c cosθ (4-3) 令ζg = π V c cos θ/ λ F g , 并称为消光距离. 将该微分式积分并乘以共轭复数,得到衍射波 强度公式为:
将I g 随晶体厚度t的变化画成如右图所示。 显然，当S =常数时，随着样品厚度t的变化 衍射强度将发生周期性的振荡。 振荡的深度周期：t g = 1/s 这就是说，当t=n/s (n为整数）时， I g =0。
电子显微镜（electronmicroscope）-中国显微图像网
电子显微镜（electron microscope）电子显微镜（electron microscope），简称电镜，是使用电子来展示物件的内部或表面的显微镜。
高速的电子的波长比可见光的波长短（波粒二象性），而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制，因此电子显微镜的分辨率（约0.1纳米）远高于光学显微镜的分辨率（约200纳米）。
扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope，SPM）扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope，SPM）是扫描隧道显微镜及在扫描隧道显微镜的基础上发展起来的各种新型探针显微镜（原子力显微镜AFM,激光力显微镜LFM，磁力显微镜MFM等等）的统称，是国际上近年发展起来的表面分析仪器，是综合运用光电子技术、激光技术、微弱信号检测技术、精密机械设计和加工、自动控制技术、数字信号处理技术、应用光学技术、计算机高速采集和控制及高分辨图形处理技术等现代科技成果的光、机、电一体化的高科技产品。
扫描探针显微镜以其分辨率极高（原子级分辨率）、实时、实空间、原位成像，对样品无特殊要求（不受其导电性、干燥度、形状、硬度、纯度等限制）、可在大气、常温环境甚至是溶液中成像、同时具备纳米操纵及加工功能、系统及配套相对简单、廉价等优点，广泛应用于纳米科技、材料科学、物理、化学和生命科学等领域，并取得许多重要成果。
SPM作为新型的显微工具与以往的各种显微镜和分析仪器相比有着其明显的优势：首先，SPM具有极高的分辨率。
它可以轻易的“看到”原子，这是一般显微镜甚至电子显微镜所难以达到的。
其次，SPM得到的是实时的、真实的样品表面的高分辨率图像。
而不同于某些分析仪器是通过间接的或计算的方法来推算样品的表面结构。
也就是说，SPM 是真正看到了原子。
再次，SPM的使用环境宽松。
电子显微镜等仪器对工作环境要求比较苛刻，样品必须安放在高真空条件下才能进行测试。
而SPM既可以在真空中工作，又可以在大气中、低温、常温、高温，甚至在溶液中使用。
物理实验技术中的电镜显微操作技巧与图像分析方法
物理实验技术中的电镜显微操作技巧与图像分析方法物理实验技术中的电子显微镜（Electron Microscope，简称EM）是一种非常重要的工具，广泛应用于材料科学、生物学、化学等领域的研究中。
通过EM，我们可以观察到微小尺度下的物质结构和表面形貌，进一步了解物质的性质和行为。
本文将重点介绍电子显微镜中的操作技巧和图像分析方法。
一、电子显微镜操作技巧1. 样品制备：在进行电子显微镜观察之前，首先需要制备样品。
样品的制备对于电镜观察结果的质量起着决定性的作用。
在样品制备过程中，应注意选择适当的样品形态和尺寸，避免样品内部有气泡或杂质。
常用的样品制备方法包括薄层制备技术、切片技术、离子刨蚀技术等。
2. 镜头对焦：在使用电子显微镜进行观察时，镜头的对焦是非常重要的步骤。
首先，需要将电镜调节至合适的工作距离，然后通过调节聚焦环或聚焦按钮来调整镜头的对焦。
在对焦过程中，应观察物体的清晰度，并且避免将电子束聚焦得过于强烈，以免损坏样品。
3. 缩放和取景：电子显微镜具备变倍功能，可以通过调节放大倍数来观察不同尺度的物体。
缩放功能可以通过调节取景器来实现。
在开始观察之前，应先将样品放置在试样台上，并将试样台调平。
之后，可以利用取景器来选择感兴趣的区域，并进行缩放操作，以便更加详细地观察样品的细节。
4. 电子束对准：电子束对准是保证电子显微镜正常工作的重要环节。
调整电子束的对准需要仪器本身提供的功能和相关的软件。
在对准过程中，应根据具体的仪器进行操作，并确保电子束能够准确地照射到样品上。
二、图像分析方法1. 图像处理：电子显微镜所观察到的图像往往需要进行一定的处理，以便更好地展示所研究物体的细节。
常用的图像处理方法包括增强对比度、去噪、平滑等。
通过图像处理，可以使图像更加清晰、明亮，并且突出物体的特征。
2. 结构分析：电子显微镜观察到的图像可以用于结构分析。
通过对图像的测量和分析，可以获取物体的尺寸、形状、晶体结构等信息。
电镜图象解释
运动学条件s≠0, 所以
Δk = g + s, s = s x a +s y b +s z c 因为薄品试样只有Z分量,所以 s = s z c
∵Zn是单胞间距的整数倍, ∴ g·R n=整数 e 2πi g·R n = 1
所以 Φg=F ∑n e-2πi Δk·R n = F ∑n e-2πi S z ·Zn ID = Φg ·Φg
② 它不是表面形貌的直观反映，是入射电子束与 晶体试样之间相互作用后的反映。
为了使衍衬像与晶体内部结构关系有机的联系 起来，从而能够根据衍衬像来分析晶体内部的 结构，探测晶体内部的缺陷，必须建立一套理 论，这就是衍衬运动学理论和动力学理论（超 出范围不讲）。
第三节 衍衬象运动理论的基本假设
从上节已知，衍衬衬度与布拉格衍射有关， 衍射衬度的反差，实际上就是衍射强度的反映 。因此，计算衬度实质就是计算衍射强度。它 是非常复杂的。为了简化，需做必要的假定。 由于这些假设，运动学所得的结果在应用上受 到一定的限制。但由于假设比较接近于实际， 所建立的运动学理论基本上能够说明衍衬像所 反映的晶体内部结构实质，有很大的实用价值 。
= π(z 2e2/ u 2α) 非弹性: γ e = e/ u α бe= π γ e 2
zбe= zπ γ e 2 б o= бn + zбe бn / zбe = z 表明原子序数越大,弹性散射的比例 就越大,弹性散射是透射电子成像的基础,而非 弹性散射主要引起背底增强,试图象反差下降。
第二节 衍射衬度形成机理 明场像与暗场像
暗场像——用物镜光栏挡住透射束及其余衍射束 ，而只让一束强衍射束通过光栏参与成像的方法 ，称为暗场成像，所得图象为暗场像。
暗场成像有两种方法：偏心暗场像与中心暗场像 。
电子显微镜第四章电镜显微图象解释
10
相位衬度的形成
• 无像差的理想透镜的条件下,衍射波与透
射波叠加成像(光阑足够大，使透射波与 衍射波都能通过),叠加后的振幅与入射波 相同，不会有强度差别。不显示衬度。
• 如果引入一个附加相位(使散射波改变相
位)，使衍射波与透射波叠加后的振幅与 入射波不同，从而使像强度产生差异。 显示相位衬度。
8
• 图为三个不同取向下拍摄的位错衬度象．已知样品为
面心立方．各图中已标注了操作矢量．确定各位错的 柏氏矢量
g200
位错 Ａ Ｂ Ｃ
C
A
g=200 可见 不可见 可见
g020 B
A
g11-1 A
g=020 可见 可见 不可见
g=11-1 可见 不可见 不可见
b ½ [110] ½ [011] ½ [101]
MgO/Al2O3界面的高分辨像
13
动力学的理论可以推导出运动学的结果。运 动学结果仅是动力学的一个特例。
4
四. 衍衬技术在材料研究中的应用 • 形貌
5
• 组织结构分析 铝合金不同时效时间的析出相
1h
颗粒状析出物
3h
颗粒逐渐增大,颗粒间距逐渐增加
24h
出现片状析出相,分布不均匀,大小
从30-170nm
6
•确定位错的柏氏矢量
理想晶体
i g
0
exp( 2isz
2ig
• )dz
2
3. 衍衬动力学理论的有关讨论
由理想晶体的动力学方程可求出衍射束的强度
Ig
1 1 (g s)2
t sin 2 (
1 (g s)2 ) g
定义 g s
有效偏离参量 seff
12 g
相位衬度的形成
• 无像差的理想透镜的条件下,衍射波与透
射波叠加成像(光阑足够大，使透射波与 衍射波都能通过),叠加后的振幅与入射波 相同，不会有强度差别。不显示衬度。
• 如果引入一个附加相位(使散射波改变相
位)，使衍射波与透射波叠加后的振幅与 入射波不同，从而使像强度产生差异。 显示相位衬度。
8
• 图为三个不同取向下拍摄的位错衬度象．已知样品为
面心立方．各图中已标注了操作矢量．确定各位错的 柏氏矢量
g200
位错 Ａ Ｂ Ｃ
C
A
g=200 可见 不可见 可见
g020 B
A
g11-1 A
g=020 可见 可见 不可见
g=11-1 可见 不可见 不可见
b ½ [110] ½ [011] ½ [101]
MgO/Al2O3界面的高分辨像
13
动力学的理论可以推导出运动学的结果。运 动学结果仅是动力学的一个特例。
4
四. 衍衬技术在材料研究中的应用 • 形貌
5
• 组织结构分析 铝合金不同时效时间的析出相
1h
颗粒状析出物
3h
颗粒逐渐增大,颗粒间距逐渐增加
24h
出现片状析出相,分布不均匀,大小
从30-170nm
6
•确定位错的柏氏矢量
理想晶体
i g
0
exp( 2isz
2ig
• )dz
2
3. 衍衬动力学理论的有关讨论
由理想晶体的动力学方程可求出衍射束的强度
Ig
1 1 (g s)2
t sin 2 (
1 (g s)2 ) g
定义 g s
有效偏离参量 seff
12 g
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g
i g
t
exp[ 2is • z]dz
0
积分结果
g
i g
sin(st ) eist s
衍射束强度 ----衍衬运动学基本方程
2 sin2 (st) I g g 2 (s)2
6
透射波强度和衍射波强度在晶体深度方向 做周期性振荡,振荡的周期叫做消光距离.
7
关于
Ig
2 g2
sin2 (st) (s)2
于层错面与薄膜表面交线的亮暗相 间条纹.
26
平行于晶体表面的层错
对于无层错区域，衍射波振幅为
i t
g g
exp[ 2is • z]dz
0
t
P
对于存在层错的区域，衍射波振幅为
t1 P〃
t2
g
'
i g
t1 exp[ 2is • z]dz i
0
g
t2 exp[ 2is • z]exp[ i • ]dz
13
弯曲消光条纹(等倾条纹)的形成
s=0
s=0
明场象
14
弯曲试样的明场像
15
3. 非理想晶体的衍射强度
16
d g
i g
exp[2i(k'k) • r]dz
i exp[2i(g s) • r]dz
g
r r’
i dg g exp[2i(k'k) • r']dz
i exp[2i(g s) • (r R)]dz g
g
i g
t
exp[ 2is • z]dz
0
相比较,衍射振幅的表达式内出现了一个
附加因子exp(-2πi g · R )，如令α=2π
g · R ，即有一个附加因子e -iα，亦即附
加位相角α=2π g ·R 。
19
• 附加位相角α=2πg·R的引入将使缺陷附近物点 的衍射强度有别于无缺陷的区域，从而使缺陷在 衍衬图像中产生相应的衬度。
二. 衍衬象运动学原理
• 透射电镜衍射衬度是由样品底表面不同
部位的衍射束强度存在差异而造成的。 要深入理解和正确解释透射电镜衍衬像 的衬度特征，就需要对衍射束的强度进 行计算。
• 动力学衍射 • 运动学衍射
1
1. 运动学理论的基本假设
• 双束假设
入射束 I入
I入= I透+I衍 k’ - k = g + s
eist
仅当厚度t或偏离矢量s 变化时显示条纹衬度
缺陷 比理想晶体多了 晶体 一个附加相位角
g
i g
ei( )
柱体
除上述衬度外,
晶体缺陷也可以显示衬 度(α≠2π的整数倍)
34
衍衬运动学理论的不足
• 衍衬运动学理论在定量上是不可靠的，定
性解释上也有局限性(因为我们所有结论都 是从理想的假设出发得到的，和实际有所 差别）。
t1
衍衬图像存在层错的区域将与无层错区域呈现不同的
亮度，即构成衬度。
若入射电子束方向正好与膜面垂直,则层错区域本身
不产生衬度.层错区显示为均匀的亮区或暗区.
27
倾斜于晶体表面的层错
28
•第二相粒子的衬度
•由于第二相本身成分、晶体结构、取向与基 体不同，电子束穿过第二相时，衍射波振幅 和强度与基体不同，显示第二相本身的衬度 特征---沉淀物衬度
4
2. 理想晶体的衍射强度
t
r
z
dz
k
k’
在衍射方向上产生的散射波振幅为
i dg g exp[2i(k'k) • r]dz i exp[2i(g s) • r]dz
g i exp[2ig • r]exp[2is • r]dz
g i exp[2is • z]dz g
5
柱体底部衍射波的合成振幅
• g·R值直接影响缺陷的衬度.对于给定的缺陷， R（x,y,z）是确定的；g是用以获得衍射衬度的某 一发生强烈衍射的晶面倒易矢量。通过样品台的 倾转，选用不同的g成像，获得不同的g·R值.
如果g ·R=整数 (0,1,2,… ),则α=2π的整数倍,此时 缺陷的衬度将消失，即在图像中缺陷不可见。如 果g ·R ≠整数 ,则α≠ 2π的整数倍,此时缺陷的衬度 将出现，即在图像中缺陷可见。
3
6
面心立方晶体的操作反射g为hkl全奇或全偶，所
以α只有0和±2π/3三种可能的值。显然，当
α=±2nπ时，层错将不显示衬度，即不可见；而
当α=±2π/3时，将在图像中观察到它们的衬25度.
层错的衬度特征
• 平行于晶体表面的层错:层错区显示
为均匀的亮区或暗区;
• 倾斜于晶体表面的层错:表现为平行
•晶柱的畸变程度R随离开粒子
中心的距离而变化,它们的合成
振幅也随之改变.而通过粒子中
心的晶面不发生畸变,将形成无
衬度线.
30
第二相粒子的应变衬度特征
• 花瓣状暗斑(明场),中间是无衬度的线状亮区
31
沉淀物衬度
•穿过粒子的晶体柱与无粒子区域在成分、晶体
结构、等方面是不一样的，其衍射波的合成振幅
和强度当然也会不同。第二相的结构或位向与基
24
•层错总是发生在密排的晶体学平面上，典型
的如面心立方晶体的{111}平面上，层错面两侧
分别是位向相同的两块理想晶体。
•对 于 面 心 立 方 晶 体 的 {111} 层 错 ， R 可 以 是
±1/3〈111〉或者± 1/6〈112〉。计算下部晶
体的附加位相角α=2πg·R，可得
2 (h k l) 或者 2 (h k 2l)
体不同，会产生衬度。
•结构因子衬度相和基体的衍射晶面偏离布拉
格位置程度的差别引起的。结合样品台的倾斜，
选用第二相粒子的强衍射束成像，可显示第二相
的形貌。
32
Al－Cu合金中θ’相的衬度效应
33
小结
理想 振幅仅与t,s有关
晶体
g
i g
sin( st ) s
的讨论
•衍射强度随样品厚度的变化
8
等厚条纹的产生
9
晶体样品楔形边缘处的等厚条纹
10
晶粒1 晶粒2
倾斜界面处的等厚条纹
11
•衍射强度随晶体位向的变化
12
在衍衬图象中对应于s=0的Ig max亮线(暗场)或暗 线(明场)两侧,还有亮,暗相间的条纹出现,(因为 峰值强度迅速减弱,条纹数目不会很多),同一亮 线或暗线所对应的样品位置,晶面具有相同的位 向(s相同),所以这种衬度特征也叫做等倾条纹.
•第二相粒子的存在引起周围基体点阵畸变， 电子束穿过畸变区时，振幅和强度有别与无 缺陷区而产生衬度 ---应变衬度(基体衬度)
29
应变衬度
•第二相粒子的存在会使基体晶 格发生畸变，由此就引入了缺 陷矢量R，产生了附加位相角 α=2π g ·R,使产生畸变的晶体部
分和不产生畸变的部分之间出 现衬度的差别.
20
4. 晶体缺陷衍衬分析
• 位错的衬度
21
刃 型 位
•位错线像总是出 现在它的实际位置 的一侧或另一侧。
错 衬 度
•位错线像总是有 一定的宽度.
的
产
生
及
其
特
征 22
位错衬度
23
•层错的衬度
rj rj+R
R
层错面
P
C
Ⅰ
O
Q
Ⅱ
D P〃
层错是晶体中最简单的平面型缺陷， 是晶体内局部区域原子面的堆垛顺序 发生了差错，即层错面两侧的晶体发 生了相对位移R。
i exp[2i(g • r s • r g • R s • R)]dz g
i
exp(2is • z) exp(2ig • R)]dz
g
17
么么么么方面
• Sds绝对是假的
缺陷晶体柱体底部衍射波的合成振幅
g
i g
t
exp[ 2is • z]exp[ 2ig • R]dz
0
与理想晶体柱体底部衍射波的合成振幅
2
k
k’
O*
透射束 I透
sG g
厄瓦尔德球 衍射束 I衍
2
• 假定透射束和衍射束之间不存在相互
作用
• 不考虑电子束在晶体样品内的多次反
射吸收
• 柱体近似
在计算样品下表面衍射波强度时，假
设将样品分割为贯穿上下表面的一个
个小柱体(直径约2nm)，而且相邻柱体
中的电子波互不干扰。
3
k
k’
计算每个柱体下表面的衍射强度，汇 合一起就组成一幅由各柱体衍射强度 组成的衍衬象，这样处理问题的方法， 称为柱体近似。
• 另外电子衍射强度往往可以产生二次衍射
效应以及透射线与衍射线之间的相互作用， 还有由于吸收出现的反常衬度效应等衍衬 像的细节等，都是衍衬运动学无法处理的。
35