反射式高能电子衍射的应用共25页
电子衍射及应用
电子衍射及其应用主要内容概述电子散射电子衍射透射电镜中衍射公式 选区电子衍射单晶电子衍射花样标定 衍射花样的复杂性电子衍射简单应用概述1927年，戴维逊成功进行了晶体的电子衍射实验；这里的电子衍射指的是高能电子衍射，其衍射几何遵从Bragg 方程或衍射矢量方程（Ewald图解）；物质对电子的散射主要是核散射，散射作用很强，因而电子穿透物质的能力较弱，电子衍射只适合于薄样品；透射电镜上可实现选取电子衍射，可使样品的结构分析与形貌观察结合起来；当试样为多晶时，衍射花样为同心圆环；当样品为薄单晶时，衍射花样为规则分布的斑点；当样品较厚时，衍射中出现线状花样。
电子散射射主要是源于库仑相互作用，其散射可分为：弹性散射：原子核对电子的散射，尤其是在小角度散射范围的散射，散射损失能量可忽略不记。
非弹性散射：当入射电子与原子中电子的作用称为主要过程时，由于作用粒子的质量相同，散射后电子的能量发射显著变化，这种过程称为非弹性散射。
晶形尺寸效应倒易点阵透射电镜中电子衍射在透射电镜中：tg2θ= r/f 即r = f ⋅tg2θ≈f ⋅2θ=f ⋅2sin θ所以r = f ⋅λ/d hkl在荧光屏上观察到的衍射斑距透射斑的距离为：R = M i ⋅M p ⋅f ⋅λ/d hkl所以Rd hkl = L λL λ是相机常数，L 为相对相机长度。
透射电镜中电子衍射基本公式若将衍射矢量方程代入R = L λ/d hkl可得到hklg L R r r ⋅=λ透射电镜中电子衍射基本公式所以，电子衍射花样是倒易截面的放大。
结构因子：X 射线衍射结构因子表达形式完全相同，只是其中的f j 为样品中原子对电子的散射因子。
原子对电子的散射是核散射，所以散射强，原子对电子的散射因子比原子对x 射线的散射因子大一万倍。
电子衍射结构因子和系统消光∑++π==n j j j j j g lz ky hx i f F 1)](2exp[ 系统消光:电子衍射的系统消光规律也与x 射线衍射消光规律相同。
电子衍射
（1）由于电子波波长很短，一般只有千分之几nm， 按布拉格方程2dsin=可知，电子衍射的2角很小（一 般为几度），即入射电子束和衍射电子束都近乎平行 于衍射晶面。
由衍射矢量方程（s-s0）/=r*，设K=s/、K=s0/、 g=r*，则有
K-K=g
（8-1）
此即为电子衍射分析时（一般文献中）常用的衍射矢 量方程表达式。
H3=H1+H2、K3=K1+K2和L3＝L1+L3。
单晶电子衍射花样的标定
立方晶系多晶体电子衍射标定时应用的关 系式：R21:R22:…:R2n=N1:N2:…:Nn 在立方晶 系单晶电子衍射标定时仍适用，此时R=R。 单晶电子衍射花样标定的主要方法为： 尝试核算法 标准花样对照法
“180不唯一性”或“偶合不唯一性”现象的产生，根 源在于一幅衍射花样仅仅提供了样品的“二维信息”。
通过样品倾斜(绕衍射斑点某点列转动)，可获得另一晶带 电子衍射花样。而两个衍射花样组合可提供样品三维信息。
通过对两个花样的指数标定及两晶带夹角计算值与实测 (倾斜角)值的比较，即可有效消除上述之“不唯一性”。
（8-7）
式中：N——衍射晶面干涉指数平方和，即 N=H2+K2+L2。
多晶电子衍射花样的标定
对于同一物相、同一衍射花样各圆环而言，（C2/a2） 为常数，故按式（8-7），有
R12：R22：…：Rn2=N1：N2：…：Nn
（8-8）
此即指各衍射圆环半径平方（由小到大）顺序比等于
各圆环对应衍射晶面N值顺序比。
一、电子衍射基本公式
电子衍射基本公式的导出
设样品至感光平面的距离为L（可称为 相机长度），O与P的距离为R，
由图可知
TEM透射电镜中的电子衍射及分析(实例)
衍射束 倒易杆
厄瓦尔德球
强度（任意单位）
倒易空间原点
图2-14 薄晶的倒易点拉长为倒易杆产生衍射 的厄瓦尔德球构图
第32页，共65页。
2.2. 实验方法
获取衍射花样的方法是光阑选区衍射和微束选区 衍射，前者多在5平方微米以上，后者可在0.5平方 微米以下，我们这里主要讲述前者。
光阑选区衍射是是通过物镜象平面上插入选区 光阑限制参加成象和衍射的区域来实现的。
不能象X射线那样从测量衍射强度来广泛的测定结构。 此外，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。
第4页，共65页。
衍射花样的分类：
1）斑点花样：平行入射束与单晶作用产生斑点状花样；主要用于确定 第二象、孪晶、有序化、调幅结构、取向关系、成象衍射条件；
B)晶体结构未知：测R、算R2、Ri2／R12，找出
最接近的整数比规律、根据消光规律确定晶体结
构 类 型 、 写 出 衍 射 环 指 数 ( hkl)， 算 a . 如已知K,也可由d=K/R求d对照ASTM求(hkl)和a,
确定样品物相。
第40页，共65页。
3.主要用途
已知晶体结构，标定相机常数，一般用Au,
2）菊池线花样：平行入射束经单晶非弹性散射失去很少能量，随之又遭 到弹性散射而产生线状花样；主要用于衬度分析、结构分析、相变分析以 及晶体的精确取向、布拉格位置偏移矢量、电子波长的测定等；
3）会聚束花样：会聚束与单晶作用产生盘、线状花样；可以用来确定 晶体试样的厚度、强度分布、取向、点群、空间群以及晶体缺陷等。
分布图
各种晶形相应的倒易点宽化的情况
小立方体
六角形星芒
电子衍射分析
• 和冷冻样品台 生产厂家：日本电子株
• 式会社
3
• 扫描电子显微镜（scanning electron • microscope，SEM）于20世纪60年代问 • 世，用来观察标本的表面结构。其工作 • 原理是用一束极细的电子束扫描样品， • 在样品表面激发出二次电子，二次电子 • 的多少与电子束入射角有关，也就是说 • 与样品的表面结构有关，二次电子由探 • 测体收集，并在那里被闪烁器转变为光 • 信号，再经光电倍增管和放大器转变为 • 电信号来控制荧光屏上电子束的强度， • 显示出与电子束同步的扫描图像。图像 • 为立体形象，反映了标本的表面结构。 • 为了使标本表面发射出二次电子，标本 • 在固定、脱水后，要喷涂上一层重金属微粒，重金属在电子束的轰击下
B
S L
B:样品；L:聚焦系统；S:入射狭缝；O1: 准直系统；P:色散系统；O2:物镜系统； F:感光板
10
• 原子吸收光谱分析(AAS)的仪器叫原子吸 收分光光度计，它用待测原子的特征光照
射样品的气态原子，气态原子因吸收入射
光而使光强减弱；其减弱程度叫待测元素 的吸光度：
A=lg(I0/IL)
研究，以及需要大量高速进行的核磁共振实验
26
核磁共振谱仪示意图
射频发生器
样
接收放
品
大器
管
记录仪
N
S
扫描发 生器
27
• 激光喇曼荧光光谱仪 • 当光照射到物质上时 • 会发生非弹性散射， • 散射光中除有与激发 • 光波长相同的弹性成 • 分（瑞利散射）外， • 还有比激发光波长长 • 的和短的成分，后一现象统称为喇曼效应。由分子振动、固体中
反射高能电子衍射
反射高能电子衍射Reflection high energy electron diffraction 反射高能电子衍射是高能电子衍射的一种工作模式。
它将能量为10～50keV的单能电子掠射(1°～3°)到晶体表面，在向前散射方向收集电子束，或将衍射束显示于荧光屏。
简介一幅反射高能衍射图只能给出倒易空间（见倒易点阵）某个二维截面，从衍射点之间的距离可确定相应的晶面间距。
旋转样品，可以在荧光屏上得到不同方位角的二维倒易截面，从而仍可获得表面结构的全部对称信息。
由于在晶体中电子散射截面远大于X 射线的散射截面，加之掠射角小，从而使反射高能衍射与低能电子衍射一样具有表面灵敏度（约10～40┱）,但它不仅限于作单晶表面结构分析，也可用于多晶、孪晶、无定形表面及微粒样品的表面结构分析。
反射高能电子衍射得到广泛运用是与分子束外延技术发展有关。
它可用于原位观察外延膜生长情况，为改进生长条件提供依据。
与低能电子的情况有所不同，高能电子束与晶体相互作用中非弹性散射较弱，其强度分析的理论还处于探索之中装置最简单的电子衍射装置。
从阴极K发出的电子被加速后经过阳极A的光阑孔和透镜L到达试样S上，被试样衍射后在荧光屏或照相底板P上形成电子衍射图样。
由于物质（包括空气）对电子的吸收很强，故上述各部分均置于真空中。
电子的加速电压一般为数万伏至十万伏左右，称高能电子衍射。
为了研究表面结构，电子加速电压也可低达数千甚至数十伏，这种装置称低能电子衍射装置。
模式电子衍射可用于研究厚度小于0.2微米的薄膜结构，或大块试样的表面结构。
前一种情况称透射电子衍射,后一种称反射电子衍射。
作反射电子衍射时，电子束与试样表面的夹角很小，一般在1゜～2゜以内，称掠射角。
自从60年代以来，商品透射电子显微镜都具有电子衍射功能（见电子显微镜），而且可以利用试样后面的透镜，选择小至1微米的区域进行衍射观察，称为选区电子衍射，而在试样之后不用任何透镜的情形称高分辨电子衍射。
05第三章 电子衍射(TEM)1101
第二十八页，课件共有53页
电子衍射示意图
θ= λ/2d， θ≈ 10-2弧度 入射束近似平行（hkl） K =1/ λ 远比 d大，
倒易面（与反射球相交处）近似平面
λ= 2dsin θ =dR/L K= λL
d= K/R
R (L)g Kg
Rhkl g hkl
第二十九页，课件共有53页
第四节 多晶电子衍射花样及其标定
体心立方 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨
N=h2+k2+l2
18
20 22 24 26
{hkl} 411,330 420 332 422 510
体心立方
∨
∨∨∨∨
第二十六页，课件共有53页
（不消光的N值）
第二十七页，课件共有53页
第三节 相机常数公式
（电子衍射“放大”公式）
1. Rhkl Kg hkl
2、消光定律： （考虑不消光的晶面）
满足Fhkl≠0的（hkl）
3、晶带轴定理：
hu+kv+lw=0
第二页，课件共有53页
电子衍射
多晶衍射:一组同心圆环 单晶衍射:周期性规则排列的斑点
第三页，课件共有53页
电子衍射简介1
• 金属和其它晶体物质是由原子，离子或原子集团在三维空间内周期性地有规 则排列的质点对具有适当波长的辐射波（如X射线、电子或中子）的弹性相干散 射，将产生衍射现象，在某些确定的方向上；散射波因位相相同而彼此加强，而 在其它方向上散射波的强度很弱或等于零。电子显微镜的照明系统提供了一束波 长恒定的单色平面波，因而自然地具备着用它对晶体样品进行电子衍射分析的条 件。
• 傅立叶变换： • F(x)=a0+a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+.…+
RHEED应用
反射高能电子衍射的应用
如果保持晶面法向方向不变，转动晶体使晶面转动90度， 就可以得出另一倒易基矢a*的大小，从而确定晶面单元 网格的形状和大小。
表面结构分析：定量计算
举例：利用RHEED分析计算Al2O3(0001)面晶面间距
Al2O3是六角结构晶体，在（0001） 面上有{1100}和{1120}两个重要晶 面簇。这两晶面簇的晶面间距和 Al2O3的晶格常数as的关系分别为：
举例说明：Si(111)
实际情况是两种散 射机制的叠加，散 射强度取决于晶向 （00）束的弹性散 射以及非弹性散 射的比率。
RHEED在MBE中作用
振荡曲线 1.一个振荡周期对应 一个单原子层的生长 的时间； 2.振荡强度极大时， 表明一层完整的单 原子层建立； 3.振荡强度极小时， 表示表面最粗糙； 4.振荡衰减，由分子 迁移速度有限所致。
4.未进入晶格的分子因热脱附而离开表面
RHEED在MBE中的作用
RHEED的在MBE中的作用
RHEED在MBE中的作用
◆通过测量即时的RHEED衍射图谱的特性，观察外延层生
长的动力学过程。RHEED强度振荡有固定周期，一个周期 反应一个单分子层的长成。通过强度信息即时的改变可以 得到外延层厚度、组分以及生长质量等信息。
RHEED在MBE中作用：举例
2.生长速率与强度振荡的关系
从图中可以看出，生长率增 大后，振荡减弱，说明需增 加生长温度。
RHEED在MBE中作用：举例
3.入射角度与强度振荡的关系
由图可以看出： 1.衍射强度与入射角度有很 大的关系； 2.θ =1.9°时振荡特性最佳； 3. θ较大时，振荡不明显。
RHEED的优缺点分析
缺点：
RHEED对样品表面要求十分平整，入射电子能量高 会使样品表面易受损伤。另外，入射电子束能量离 散度也会对测量精度产生不利影响
【doc】用于MBE中的反射式高能电子衍射仪
用于MBE中的反射式高能电子衍射仪57?文章编号:1002—6886(2009)01一OO57—03用于MBE中的反射式高能电子衍射仪术杨再荣,潘金福,周勋,王基石,宁江华,丁召(通讯作者)(贵1大学贵州省微纳电子与软件技术重点实验室,贵州贵阳550025)摘要:对用于分子柬外延(MBE)中的反射式高能电子衍射仪(RHEED)的工作原理以及RIIEED衍射强度振荡在测量外延生长速率的应用进行了详尽的阐述;针对样品盘与RHEED系统的兼容问题,对样品盘进行了新的设计,并进行了实验研究.关键词:分子束外延反射式高能电子衍射.Y-作原理样品盘强度振荡ReflectionHigh—energyElectronDiffractionTechnologyUsedinMolecularMeamEpitaxyY ANGZairong,PANJingfu,ZHOUXun,WANGJishi,NINGJianghua,DINGZhao Abstract:TheprincipleofReflectionHigh-EnergyElectronDiffraction(RHEED)inmolecu larbeamepitaxy(MBE)wasdescribedindetail.AndtheapplicationofRHEEDintensityoscillationsonmeasuringtherateofexpitaxia lgrowthwasdiscussedaswel1.Accordingtothe compatibilityproblemofthesampleplateandtheRHEED'Ssystem.anovelsampleplatehasb eendesigned.andanexperimentalinvestiga-tionwasconducted.Keywords:molecularbeamepitaxy(MBE);ReflectionHigh-EnergyElectronDiffraction( RHEED);workingprinciple;sampleplate;intensityoscillations0前言分子束外延(MolecularBeamEpitaxy,MBE)是在超高真宅(≤1.33×10l】a)条件下,利用分子束或原子束输运源进行薄膜外延生长的方法.由于它是在超高真空条件下进行薄膜的外延生长,能生长出超洁净,陡变的高质量薄膜界面,可精确控制生长层的厚度,组分和杂质分布,因而成为研究多层化合物半导体异质结,量子线,量子点和能带工程的基本手段.MBE主要由超高真空生长系统,生长过程的控制系统和监测,分析仪器等组成.其中,反射式高能电子衍射仪(Re—flectionHigh-EnergyElectronDiffraction,RHEED)是MBE中最常用的原位分析和监控仪器,它是原位监测外延表面分子结构和粗糙度的有效手段.RHEED由高能电子枪和荧光屏组成,从电子枪中发射出来的电子(能量范围为500eV～20 KeV)以小于5.的掠射角入射到样品表面发生衍射,在荧光屏上显示出衍射图案.由于电子束以很小的掠射角(1.～5.)入射到样品表面,电子在垂直于表面的动量分量很小,又由于受到库仑场的散射,电子束透人深度仅为1～2个原子层,因此RHEED所反映的完全是样品表面的信息.从超高真空到外延生长气压,RHEED用以提供表面再构,衬底表面的清洁度,粗糙度和实现单原子层生长等,这就使得对样品表面的生长情况进行实时监控成为可能.本文以配备在MuhiprobeMBE(Omicron公司)上的Staib公司的RH20型RHEED为基础,对其工作原理,调试过程中的样品盘改造研究等进行论述.lRHFFD的工作原理1.1l_aue条件当电子束入射到晶体时,由于晶体原子在空间中的排列形成有序的点阵,这对于入射电子波来说是很好的三维衍射光栅,当电子波透过样品光栅时受到原子的散射,如果电子波满足l丑ue条件:ks—k=G(1)式中,是散射束的波矢,k是入射束的波矢,G是倒格矢.则电子束发生衍射,形成衍射图案.12Ewald反射球及反射圆在电子衍射的分析过程中,常常要用到Ewald反射球,它可以比较直观地观察衍射晶面,...所示,在倒易空间中,画出衍射晶图1Eald反射球示意图基金项目:贵州省委组织部高层人才科研特助项目(Z073011);贵州省科技厅基金(zo73o85);贵州大学博士基.~.(X060031);贵州大学研究生创新基金资助项目(校研理工2(D7020).作者简介:杨再荣(1983一),男,贵州黎平人,硕士研究生,研究方向:半导体物理与半导体器件物理.丁召(通讯作者),男,教授,博士生导师,省管专家,研究方向:微电子材料,表面物理. 收稿日期;2008～7一l1'中国机械采购网58?体的倒易点阵,并以倒易原点O为端点,作入射束的波矢,该矢量长度等于波长的倒数,即=I/A;以晶体点阵O为圆心,I/A为半径作球,称为Ewald反射球.若倒易点阵G(hkd)刚好落在Ewald反射球的球面上,则衍射束的方向就是OG.由于晶体中存在各种方位和各种而间距的晶面,所以入射线沿一定方向人射时,_口『能有若干衍射束出现.而所有能发生衍射的晶面,其倒易点都应此Ewald反射球缸l二.二维晶体(或材料表面)原子在平面内的排列是有序的周期性点阵,从而形成二维衍射光栅.当入射束的波矢,(=1/A)入射到二维衍射光栅时,亦呵产牛衍射.翠于与t维Ewald球同样的原理,在二维倒格子点阵平内就町以作出Ewald反射圆.这时,只要落在Ewald反射圆上的点都可以产生衍射,即满足Luae条件(公式1)的点都可以产牛衍射,从而在荧光屏上观察到衍射斑点.2I硼Ⅱ在测量外延生长速率中的应用RHEED在MBE中具有非常重要的应jfj配备在Multi—probeMBE(Omieron公司)J的Staib公司的RH20犁RHEED具有衍射强度振荡功能,可进行原l了级的膜厚监挖,并能准确,直接,快速地测量外延的生长速率.图2是在理想层状生长模式时,表面生长薄层覆盖率与衍射强度振荡的关系..生长前,表面覆盖率=0的整表面财入射电子束有一高强度的镜面反射束,这时,生长层分子存表面的覆盖率为0;生长开始后,电子柬受到岛的漫反射,衍射强度减弱,生长到表面覆盖率:0.5时,岛的密度达到最大值,与此同时衍射强度达到最弱;然后又随表面覆盖牢的增大而变强,直到表面覆盖率=1.0,形成新的覆盖表面时,衍射强度达到最大值.如此一层接一层地连续qt长,产J,衍射强度的周期悱振荡效应,因而RHEED衍射强度振荡十分精确地对应着外延薄层的生长.从图2可知,当外延薄膜_L单原予层生长彻底结束时衍射电子束的强度出现最大值,l夭J此相邻的两个衍射强度最大值对应着同…原子层k的开始与结束,因此强度振荡的周期是一个原子层往外延薄膜表『拜i_卜淀积的时间,结合材料不同晶向的面问距,二着的乘积就是薄膜生K时的生长速度.图3是GaAs的RHEED强度振荡示意网,它的振荡幅度随外延时问的延长而衰减RHEED的一个振荡周期精确地对应着一个单原予层的生时问,衍射强度极大时,表明生长出一层完整的单原f层;衍射强度极小时,表明样品表面最粗糙.通过RHEED振荡的测量,可以实现单原子层精度的MBE生长图2表面生长薄层覆盖率与衍射强度示意图3与RHEFD相关的样品盘改造MuhiprobeMBE上装配的Staib公司的RH20型RHEED由高能电子枪和荧光屏组成,结构示意图如图4所示,高能电子枪与荧光屏分别处于样品的两侧.从高能电子枪中发射出来的电子(能量范围为500eV～20KeV)以l.～5.的掠射角入射到样品表面并发生衍射,在荧光屏上显示出衍射图案.通常在MBE生长中,需要观察晶体表面两个或三个以』二晶向的RHEED衍射图案,以确定晶体生长质量及表面形貌.图4中的样品用In将其粘到样品盘上(样品盘如图5中的(a)所示),再将样品盘固定在样品台上.由图5(b)可观察到,粘在样品盘上的样品位置低于样品台两侧位置,从而导致从高能电子枪中发射出的电子只能从前后两个方向入射到样品表面上,而从样品左右两侧方向上发射出的电子能到达样品表面.为了解决这一问题,我们对样品盘进行了新设计并进行改造,使得从高能电子枪中发射出的电子束能从各个方向入射到样品表面, 从而获得样品表而各个方向上的信息.为了达到这一目的,我们住高纯金属钽【设计制作了新的样品盘(尺寸为l8him×l5nUTI),如冈5(c)所示,在1mill厚的样品盘上增加3mm厚的矩形钽片(12.5mm×12mm),这样就留下了两条宽分别为3IllIll的样品唇缘,以便样品盘能被顺利地送入样品命中.x轴?表m1法线片向图4RHEED的结构示意图图5改造样品盘过程示意图在MultiprobeMBE中,加热系统采用旁热式对样品进,7-?kri热..由于增加r样品盘的厚度,样品的加热效率必将受到影响.为此,我们在加厚的钽片上将样品盘挖通一个7mlil×7film的孔,从而能对样品进行辐射加热,尽量减小由于热损失对薄膜样品生长的影响.另外,孔的四周挖宽度和深度都为0.5mm的浅槽,以便用In粘结样品,如图5(c)的阴影部分所示.改造完成的样品盘如图5(d).这样,从高能电子枪中发射出的电子就可以从各个方向入射到样品表面(如图5(e)),从而RHEED就可以在样品的各个方向产生衍射图案.(下转第61页)_.h,55257O000===::一一一一～61?主模块实现的功能:控制焊接流程.电流模块,旋转/送丝模块,横摆模块,弧长模块,面板,线控器作为从模块,受主模块支配.主模块通过记时或记角度, 控制焊接进程,并通知从模块进入相应状态.主流程图如图l0所示.3主流程控制轴(主轴)系统由多个功能模块组成,每个模块有各自的MCU,在主模块支配下,以通信方式相互协调工作.这样的结构便于根据用户不同的要求进行多种配置,另外,从发展的角度讲,便于扩展设备的功能.从控制精度的角度进行分析,类似于EWA306(EWA406)这样的焊接电源,整个系统只有一个MCU,又受到MCU本身功能的制约,使得实际精度与参数设定的精度偏差非常大,并且根据参数相互关系的不同,带有不定l生.而我们这种多个功能模块的通信系统从很大程度上解决了这个问题.从实时角度进行分析,CPU同一时间只能做一件事,而事实上,我们同一时间要做的不仅一件事,这样,CUP就要将本应同时做的事,根据中断优先级使它们按先后顺序来做,这就失去了实时眭,严重情况下还会使功能失效,例如弧长控制就并未起到应有的作用.而多个模块的结构,使得各个功能相对独立,互不干扰,从而增强了实时陛.同时,采用这种多模块系统也会带来一些问题,如成本略增加,干扰增大.如果通信总线受到干扰,将可能导致整个系统瘫痪.为此,系统通信波特率设为9600bps,不是很高,相对来说,受干扰程度较小,另外通信部分电源与控制部分电源相互独立,并且在进出模块的接口处都加了光耦以及其它抗干扰措施.4结论从理论分析以及调试过程中的实际情况来看,这种多模块系统与过去的单MCU模式相比,确实具有一定的优势,但最终是否能按设计完好实现,除了目前软,硬件所做的努力外,很大程度上还取决于整个焊接系统的抗干扰能力.参考文献1钟尧,文援兰.基于FPGA的VXI总线多功能模块设计.计算机测量与控制,2OO8,16(4):579-581.2张家栋.单根总线等级分布式串行中断多机通讯系统的设计与实现. 微型机与应用,1991,6(34):28—30.(上接第54页)3)随着CAD的普及应用,为了适应社会的需要,现在许参考文献多大学工程类专业在大学一,二年级开设了CAD课程,而CAD的图解法不直接涉及机构设计的数学模型的建立与计1中永胜?机械原理教程(第2版)[M]-北京:清华大学出版社,2005:算程序的编制,而且其设计更直观,更形象简单,因此其设计原理更容易被普通学生与设计者所接受,因此在机构设计课动特性的曲柄摇杆机枸设?机械研究与应用,程教学中,应该保留图解法设计的教学.3芦.A..utoC.AD2000应用实例[M].北京:治金工业出版社,200o:86.总之,利用AutoCAD软件图解法设计连杆机构的设计精.度可以达到解析法设计的精度,而且具有设计过程简单直观4杨元山.机械原理[M].武汉:华中科技大学出版社,1989:46的优点,能广泛应用于机械设计.(上接第58页)4结束语3B0belFG.M.lkrH.ez.PvmmetricInterIIicInler{mmetryfbr本文基于MuhiprobeMBE上装配的Staib公司的RH20RealTimeM..."BEpitaxyProe.Mi"g?J?V?.i?墨'分199子4….……:延生长速率的应用进行了详尽的阐述,并针对样品盘与::…一…………………～………''～RHEED系统的兼容问题对样品盘进行了新设计并进行改造5STAIBINsTRuMENT.RHEEDsYsTEM『Manua1].Geanv:Staib研究,使得从高能电子枪中发射出的电子能从各个方向上入6C.基泰尔.固体物理导论[M].北京:化学工业出版社,20O5,9射到样品表面,从而RHEED可以在样品的各个方向上产生7J.J.Harri,B.A.J.vc,andP.J.Dob0n,Surf.Sci.103.L90(1981)衍射图案,获得样品表面各个方向上的信息.8Neaveeta1.App1.Phys.A31,1(1983)9MuhiprobeSurfaceScienceSystemsUser'SGuide.OMICRONUHVPreci一参考文献sionManipulatorsSmallSampleMBEManipulatorwithResistiveHeater [Manua1].Gennaiay:Omieron中国机械采购网《瓣√—...豫学l§。
电子衍射分析方法原理及应用
(3)二维倒易矢量及其性质 (3)二维倒易矢量及其性质
仍将由a与b定义的二维点阵视为垂直于其平面方向，长度 趋于0的三维点阵.三维点阵中平行于c的晶面(HK0)当c方 向长度→0时，即为二维点阵的晶列，其指数可记为(HK), 晶列间距记为dHK 二维倒易矢量r*HK(r*)定义为二维倒易点阵中倒易原点与任 易阵点的连接矢量。其性质有类似于三维倒易点阵矢量 的性质： ⅰ r*Hk与正点阵中晶列(HK)一一对应， r*HK⊥(HK),且∣ r*HK∣=1/ dHK ⅱ 而倒易点在倒易点阵中的坐标即阵点指数为HK, r*HK在倒易点阵中的坐标表达式为 r*HK=Ha*+Kb*
返回
三、高能电子衍射的应用
高能电子衍射主要适用于薄层样品的或者薄膜 的分析。 其主要应用在以下几个方面： 1、微区晶体结构分析和物象鉴定，如第二相 在晶体中析出过程分析、晶界沉淀物分析、弥 散离子物象鉴定等； 2、晶体取向分析，如析出物与晶体取向关系、 惯习面指数等； 3、晶体缺陷分析。 返回
低能电子衍射
（1）公式的导出过程
左图中：tan2θ=R/L - - - -(1) 由于电子衍射2θ很小， 所以 cosθ≈1, cos2θ≈1, ∴ tan2θ=2sinθcosθ/cos2θ ≈2sinθ=R/L - - - - -(2) 又∵布拉格方程：2d sinθ=kλ取k=1 的一级衍射， 得 2d sinθ= λ 即 2sinθ = λ/d - - - - - - -(3) 由(2)(3)式得 R/L= λ/d 即 Rd= λL - - - - - - - -(4) (4)式即为电子衍射(几何分析) 的基本公式。
电子衍射方法的研究
一、X射线衍射与电子衍射的区别 射线衍射与电子衍射的区别 二、电子衍射的分类 三、电子衍射方法的介绍 1、高能电子衍射 、 2、低能电子衍射 、 3、反射式高能电子衍射 、
《衍射的应用》PPT课件
dsinm dsm in
dsi2 n 22 0 6 .2 0006 10 6(m )
(2) 由于第四级是缺级，因此
m d ad1.5106(m ) na 4
dsinm m0,1,2, asinn n1,2,
缺 级
-6 -5 3 -2 -
I
0
缺 级
2 3
5 6 /2
2. 闪耀光栅 闪耀光栅是相位型光栅, 它弥补了平面光栅的不足.
dsin R2
d
dsin
3)衍射光栅的分光原理
零级谱的两边均有 m≠0 的光谱，当 m＞0 时，称为 正级光谱；m＜0 时，称为负级光谱。
红橙黄绿青蓝紫
紫蓝青绿黄橙红
-2级光谱 -1级光谱 中央明纹 1级光谱 2级光谱
3)衍射光栅的分光原理
每块光栅在给定 时，其最大光谱级数为
(1sin)d
m M
以b 的其它级光谱(包括零级),均成为缺级:
-2
-1
0
1
现在的优质光栅可以把近80％的能量集中到所需要
的b 的一级光谱上去，使其强度变强、闪耀，b 称
为一级闪耀波长。
2)闪耀光栅的闪耀原理 由(87)式还可以看出，对入的一级光谱闪耀的光栅，
也分别对 b / 2、 b / 3、……的二级，三级、……光
缺级
1)闪耀光栅的结构
在实际应用中必须改变通常光栅的衍射光强度分布, 使光强度集中到有用的那一光谱级上去。
瑞利在1888年首先指出，理论上有可能把能量从无用 的零级主极大转移到高级谱上去。伍德则在1910年首 先成功地到制出了形状可以控制的沟槽，制成了所谓 的闪耀光栅。
1)闪耀光栅的结构 干涉零级主极大与单缝衍射主极大重合，而这种重 合起因于干涉和衍射的光程差均由同一衍射角决定。
电子衍射PPT演示课件
sin 10 2
2d hkl
102 rad 1 2
这表明，电子衍射的衍射角总是非常小的，这也是它的花样
特征之所以区别X射线的主要原因。
10
C
8-2 偏离矢量与倒易点阵扩展
从几何意义上来看，电子束方向与晶带轴重合时，零层倒 易截面上除原点0*以外的各倒易阵点不可能与爱瓦尔德球 相交，因此各晶面都不会产生衍射，如图（a）所示。
LOGO
第二篇 材料电子显微分析
第八章 电子衍射
1
C
电子衍射已成为当今研究物质微观结构的重要手段，是电子 显微学的重要分支。
电子衍射可在电子衍射仪或电子显微镜中进行。电子衍射分 为低能电子衍射和高能电子衍射，前者电子加速电压较低 （10～500V），电子能量低。电子的波动性就是利用低能电 子衍射得到证实的。目前，低能电子衍射广泛用于表面结构 分析。高能电子衍射的加速电压≥100kV，电子显微镜中的电 子衍射就是高能电子衍射。
因这为说明，对s于in给定2的dhk晶l 体1 样品，所只以有当入2射dh波kl 长足够短时，
才能产生衍射。而对于电镜的照明光源——高能电子束来说，
比X射线更容易满足。通常的透射电镜的加速电压
100~200kv，即电子波的波长为10-2~10-3nm数量级，而常
见晶体的晶面间距为100~10-1nm数量级，于是
普通电子显微镜的“宽束”衍射（束斑直径≈1μm）只能得 到较大体积内的统计平均信息，而微束衍射可研究分析材料 中亚纳米尺度颗料、单个位错、层错、畴界面和无序结构， 可 电子衍射的优点是可以原位同时得到微观形貌和结构信 息，并能进行对照分析。电子显微镜物镜背焦面上的衍 射像常称为电子衍射花样。电子衍射作为一种独特的结 构分析方法，在材料科学中得到广泛应用，主要有以下 三个方面：
34衍射的应用共35页文档
从光谱仪的出射狭缝分类
单色仪：一个出射狭缝；多色仪：两个以上出射狭缝；摄谱仪： 没有出射狭缝。
按其应用的光谱范围分类
真空紫外光谱仪、近紫外光谱仪、可见光谱仪、近红外光谱仪， 红外和远红外光谱仪。
最近问世的微型光纤光谱仪属于光电直读式光谱仪。
分辨本领：是表征光谱仪分辨开两条波长相差很小的谱
根据瑞利判据，当λ+Δλ的第m级主极大刚好落在λ的 第m级主极大旁的第一极小值处时，这两条谱线恰好可 以分辨开。
如果光栅所能分辨的最小波长差为Δλ，则分辨本领定 义为
A
11/8/2019 返回
第3章 光的衍射
21
A
可见，对一定结构(θ0)的闪耀光栅，其闪耀波长λM， 闪耀级次m和闪耀方向均由该方程确定。
说明
通常所称光栅的闪耀波长，是指光垂直槽面入射时的一级闪 耀波长λb，λb/2、λb/3…称为二级、三级闪耀光谱；
由于单槽衍射主极大到极小有一定宽度，故闪耀波长附近一 定波长范围内的谱线也得到不同程度的闪耀。
m ( )(m 1 )
分光单元有三类：一类是棱镜分光，- -棱镜光谱仪， 现已很少使用；另一类用衍射光栅分光，- -光栅光 谱仪，目前广泛使用；第三类是频率调制的傅里叶变 换光谱仪，这是新一代的光谱仪。
接收系统：
11/8/2019
第3章 光的衍射
16
光谱仪的接收系统
接收系统：是用于测量光谱成分的波长和 强度，从而获得被研究物质的相应参数。
二级光谱的600-760nm与三级光谱的400-506.7nm 重叠。
j=-1
j=1
j=2
j=0