第6章 电子衍射原理与花样分析

电子衍射基本公式(几何分析公式)的厄瓦尔德图解

几何分基本公式

由于电子衍射2θ很小，g 与R 近似平行，上近似有

g

r d 1*1==

Cg

R =g

C R v v =电子衍射基本公式的矢

量表达式

式中：R ——透射斑到衍射斑的连接矢量，可称衍射斑点矢量

相比，只是放大了C 倍(C 为相机常数)．

单晶电子衍射花样是所有与反射球相交的倒易点(构成的图形)的放大像．注意：放大像中去除了权重为零的那些倒易．倒易点的权重即指倒易点相应的(HKL )面衍射线之|F|2值．注意：电子衍射基本公式的导出运用了近似处理，应用此公式及其相关结论时具有一定的误差或近似性

电子衍射花样的本质：

衍射线形成以入射电子束为轴、不同，多晶电子衍射成像原理

衍射圆锥与垂直于入射束的

感光平面相交，其交线为一系列同心圆(称衍射圆即为多晶电子衍射花样．

多晶电子衍射花样可视为倒易球面与反射球交线

即参与衍射晶面倒易点的集合)的放大像．电子衍射基本公式及其各种改写形式也适用于多

晶电子衍射分析，式中之R 即为衍射圆环之半径

g

C R v v =多晶电子衍射花样标定指多晶电子衍射花样指数化，即确定花样中各衍射圆环对应衍射晶面干涉指数(命名)各圆环．

6.2.2 多晶电子衍射花样的标定

——仅讨论立方晶系多晶电子衍射花样指数化

2

2

2

L K

H

a d ++=

Rd=C

d=C ／R

R R 2=N N ——衍射晶面干涉指数平方和

N=H 2+K 2+L 2

对于同一物相、同一衍射花样各圆环而言，(C 2／a 2)为常数

n

N N :::2L 多晶电子衍射花样指数化原理及过程均与多晶多晶电子衍射指数化与多晶X 射线衍射指数化比较：

单晶电子衍射成像原理

单晶电子衍射厄瓦尔单晶电子衍射厄瓦尔德图解具有3个特点

λ，由于电子波长λ很小，故反

*平面上一定范围内的倒易阵

(uvw)

厚度很小，其倒易点阵中各阵

点已不再是几何点，而是沿样品厚度方向扩展延伸为杆

，从而增加了与反射球相交的机会．

点阵平面上，以O*为中心的一定范围内各倒易

与各交点的连接矢量即为(衍射线

与垂直于入射束的感光平面的交点

即构成单晶电子衍射花样．

单晶电子衍射花样就是(uvw)0*零层倒易平面(去除权重为零的倒易点后)的放大像(入射线平行于晶带轴[uvw ])

结论:

g

R 1、单晶体衍射标定依据

第一、应用衍射分析基本公式：

C

Rd =第二、单晶衍射花样的周期性．

的特征．

单晶体衍射花样的周期性

之斑点指数．本例A 点对应{110}晶组晶面指数，因而A 点指数有12种选法．任选(110)．次短之斑点指数并用φ校核．

晶面族，故B 点指数有6种选法，任(200)后，计算(200)面与A 点相应晶=900不符，故B 指数不能标为注：立方系晶面夹角公式为：

/)21L L +)

(21N N ⋅

]220[]011[=×][=ωuv =

将其化为互质整数比，得

单晶表面原子排列规则可用二维点阵描述

5种布拉菲点阵

低能电子衍射厄瓦尔德图解如图：

，为二维倒易点阵原点，反射球半

*

O

成像原理与衍射花样特征

若倒易杆与反射球相交，则该倒易杆(点)相应之(HK)晶列满

点与交点之连接矢量即为该晶列之衍射

．低能电子衍射花样是样品表面二维倒易点阵的投影像．

荧光屏上与倒易原点对应的衍射斑点(00)处于入射线的镜面反

)

低能电子衍射的厄瓦尔德图解

、电子束正入射

入射线与样品表面法线夹角，则(00)点平移距离d 0[(00)点与荧光由图可证明，电子束斜入射0

sin θ低能电子衍射的厄瓦尔德图解

低能电子衍射分析与应用

利用低能电子衍射花样分析确定晶体表面及吸附层二维点阵单元网格的形状与大小；利用低能电子衍射谱及有关衍射强度理论分析确定表面原单元网格内原子位置、吸附原子相对于基底[原子及沿表面深度方向(两三个原子层)原子三维排列情层间距、层间原子相对位置、吸附是否导致表面重构依据低能电子衍射方法提供的多种信息，分析与研究晶体、低能电子衍射分析与研究晶体表面结构的应用

利用衍射斑点的形状特征及相关的运动学理论等分析确定表点缺陷、台阶表面、镶嵌结构、应变结构、规则)等.

低能电子衍射不仅应用于半导体、金属及合金等材料表面结偏析和重构相的分析.

也应用于气体吸附、脱附及化学反应、外延生长、沉积、催低能电子衍射也可应用于表面动力学过程，如生长动力学和(a)及(b)分别为干净W 表面[(100)面]及吸附O 原子后W 表

面的衍射花样．