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【环氧板】高分辨率透射电子显微镜( HRTEM )

环氧板成像原理

高分辨电子显微术(HREM或HRTEM)是种基于相位衬度原理的成像技术。入射电子束穿过很薄的晶体试样,被散射的电子在物镜的背焦面处形成携带晶体结构的行射花样,随后衔射花样中的透射束和衔射束的干涉,在物镜的像平面处重建晶体点阵的像。这样两个过程对应着数学上的傅里叶变换和逆变换。

环氧板高分辨操作:让物镜光阑同时让透射束和多个衔射束通过,共同达到像平面干涉成像的操作。此时,由于试样为薄膜试样,厚度极小,电子波通过样品后的振幅变化忽略不计,像衬度是由透射波和衍射波的相位差引起的,即相位衬度。

物镜光阑可以完成4种操作:明场操作、暗场操作、中心暗场操作(需在偏置线圈的帮助下)及高分辨操作。前3种成像靠的是单束成像,获得振幅衬度,形成衔衬像,而高分辨成像则是多束成像,获得相位衬度,形成相位像。

注意:(1)任何像衬度的产生均包含振幅衬度和相位衬度,振幅衬度又包含衔衬衬度和质厚衬度,两者只是贡献程度不同而已。

(2)
环氧板衔衬成像靠的是满足布拉格方程的程度不同导致的强度差异,可由干涉函数的分布曲线获得解释,它只能是透射束或衔射束单束通过物镜光阑成像;而高分辨像靠的是相位差异导致强度差异,需多束(至少两束)通过物镜光阑相互干涉成形成条纹像。

(3)
环氧板高分辨像衬度的主要影响因素是物镜的球差和欠焦量,其中选择合适的欠焦量是成像关键。成像过程的两个环节:①电子波与试样的相互作用,电子波被试样调制,在试样的下表面形成透射波,又称物面波;其数学表达为试样透射函数M(,);②透射波经物镜成像,经多级放大后显示在荧光屏上,该过程又分为两步:从透射波函数到物镜后焦面上的行射班点(衔射波函教),再从行射班点到像平面上成像,这两个过程为傅里叶的正变换与逆变换。该过程的数学表达为衬度传递函数S(u,v)。

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