%e7%94%b5%e5%ad%90%e8%a1%8d%e5%b0%84%e8%8a%b1%e6%a0%b7%e6%a0%87%e5%ae%9a%e8%ae%ad%e7%bb%83.doc

,对于不同的试样,采用不同的衍射方式时,可以观察到多种形式的衍射结果。如单晶电子衍射花样,多晶电子衍射花样,非晶电子衍射花样,会聚束电子衍射花样,菊池花样等。而且由于晶体本身的结构特点也会在电子衍射花样中体现出来,如有序相的电子衍射花样会具有其本身的特点,另外,由于二次衍射等会使电子衍射花样变得更加复杂。上图中,图a和d是简单的单晶电子衍射花样,图b是一种沿[111]p方向出现了六倍周期的有序钙钛矿的单晶电子衍射花样(有序相的电子衍射花样);图c是非晶的电子衍射结果,图e和g是多晶电子的衍射花样;图f是二次衍射花样,由于二次衍射的存在,使得每个斑点周围都出现了大量的卫星斑;图i和j是典型的菊池花样;图h和k是会聚束电子衍射花样。在弄清楚为什么会出现上面那些不同的衍射结果之前,我们应该先搞清楚电子衍射的产生原理。电子衍射花样产生的原理与X射线并没有本质的区别,但由于电子的波长非常短,使得电子衍射有其自身的特点。,我们其实是把样品当成了一个几何点,但实际的样品总是有大小的,因此从样品中出来的光线严格地讲不能当成是一支光线。之所以我们能够用厄瓦尔德来讨论问题,完全是由于反射球足够大,存在一种近似关系。如果要严格地理解电子衍射的形成原理,就有必要搞清楚两个概念:Fresnel(菲涅尔)衍射和Fraunhofer(夫朗和费)衍射。所谓Fresnel(菲涅尔)衍射又称为近场衍射,而Fraunhofer(夫朗和费),即有Fresnel(菲涅尔)衍射(近场衍射)现象,同时也有Fraunhofer(夫朗和费)衍射(远场衍射)。Fresnel(菲涅尔)衍射(近场衍射)现象主要在图像模式下出现,而Fraunhofer(夫朗和费)衍射(远场衍射)主要是在衍射情况下出现。小孔的直接衍射成像(不加透镜)就是一个典型的Fresnel(菲涅尔)衍射(近场衍射)现象。在电镜的图像模式下,经常可以观察到圆孔的菲涅尔环。Fraunhofer(夫朗和费)衍射是远场衍射,它是平面波在与障碍物相互作用后发生的衍射。严格地讲,光束之间要发生衍射,必须有互相叠加,平行光严格意义上是不能叠加的,所以在没有透镜的前提下,夫朗和费衍射只是一种理论上的概念。但是在很多情况下,可以将衍射当成夫朗和费衍射来处理,X射线衍射就是这样一种情况。虽然X射线是照射在晶体中的不同晶面上,但是由于晶面间距的值远远小于厄瓦尔德球(X射线波长的倒数),即使测试时衍射仪的半径跟晶面间距比也是一个非常大的值,所以X射线衍射可以当成夫朗和费衍射处理,因为此时不同晶面上的X射线叠加在一点上时,它们的衍射角仍然会非常接近布拉格角。论:X射线并非严格的夫朗和费衍射,但可以将其当成夫朗和费衍射处理。电子衍射是有透镜参与的Fraunhofer(夫朗和费)衍射,所以与X射线衍射的相比,它才是严格的远场衍射。上图只是给出了晶体在某个方向的平行光能彼此加强时,一定会在透镜的背焦面上会聚成一个加强的衍射斑点。而晶体究竟会在哪些方向产生平行光之间彼此加强的衍射,最终还是取决于它满不满足布拉格方程,即厄瓦尔德几何条件。下图是单晶电子的厄瓦尔德示意图,图中的比例关系中,反射球的尺度被大大缩小。如上图所示,如果倒易点阵都是理想意义上的点,那么根本不可能使某个零层倒易面上的点同时满足布拉格方程,即其上的每个点同时落在厄瓦尔德球上。因此之所以能得到单晶电子衍射花样,是因为电子衍射有其自身的特点。首先电子波的波长非常短,因为与其对应的厄瓦尔德球半径会非常大(远大于地球),因此与倒易点阵相交的地方接近是一个平面(个人并不认可这一观点,因为倒易点阵的矢量也会非常大,总的来说必须满足布拉格条件,而且我们记录时不可能做出一个这个大的设备)。但是厄瓦尔德球半径与倒易矢之间的比例关系确实发生了变化,指数不是太高的晶面其布拉格角都会在几度的范围内。第二个原因是在电镜下观察的是薄膜样品,因此在垂直于厚度的方向,倒易点会拉长为倒易杆。如前所述,标准电子衍射花样应该是零层倒易面的比例图像,它实际上是对透射电镜中物镜的背焦面上的图像的放大。右图是倒易矢量、电子波的波数、相机长度与电子衍射花样中的衍射斑点的矢量之间的示意图,由图马上可以得到下面的比例关系:通常将K=λL=Rd称为相机常数,而L被称为相机长度。上面的示意图中,比例关系没有问题,但我们应该注意的是,倒易球是非常大的,而相机长度不可能太大。所以上面的示意图如果把相机长度放在倒易球内就会更加接近实际。实际上在电子衍射操作时,没有放大以前,衍射花样就成在物镜的背焦面上,相机长度就是物镜的焦距f0,我们在底片上得到的焦距是经过中