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嘉峪检测网 2021-04-09 17:19
在实际高分辨电子显微镜像的观察中,除物镜的衬度传递函数外,入射电子的能量变化、色差以及试样上入射电子的会聚角等都会引起分辨率下降。
色差和会聚角对像分辨率的影响
由色差引起成像时聚焦的变化Δ为
式中,Cc为色差系数;ΔI为物镜电流的变化量。色差引起散射波的衰减为
由电子会聚角引起散射波的衰减为
式中,图片表示相对于试样入射电子的会聚角。由于电子能量的变化和电子会聚角的影响,散射波的高波数成分的贡献减弱,可以用一个包络函数来描述。图1示出了400 kV电子显微镜的衬度传递函数(实线)和色差引起的包络函数(虚线)。这样,实际有效的传递函数如图1b所示,在高波数区域使分辨率显著下降。
图1 色差对物镜衬度传递函数的影响
弱相位体由不同原子构成,那么在电子束方向上重原子列具有较大的势,轻原子列具有较小的势(图2a),在重原子列的位置,像强度弱,如图2b所示。对比图2a和b,图像强度变化范围比对应投影势分布稍宽,这是由于球差、色差和会聚角对分辨率的影响。
图3示出了400 kV拍摄的超导氧化物TlBa2CaCu4O11的高分辨电子显微像。对比插入的原子分布图与高分辨像可知,重原子Tl和Ba的位置出现大黑点,而这些金属原子周围相对来说是明亮,特别是,没有氧原子存在的空隙,即势最低的区域最明亮。
图2 晶体势与高分辨电子显微像衬度对应的示意图
图3 超导氧化物TlBa2Ca3Cu4O11的高分辨电子显微像
若试样中同时存在非晶体和晶体,由于它们的投影势不同,也将导致高分辨像不同的衬度特征。图4a、b分别示出了薄试样的非晶投影势和晶体的投影势。在非晶试样中,原子的自由重叠导致投影势的分布与其平均势较小的偏离。而在晶体中,原子的规则排列,投影势由明锐和高的峰主导,其分布与平均势有有显著的不同。由此不难想象,非晶势的分布将导致一个弱的衬度,而晶体势的分布将导致一个强的衬度。图5是823 K溅射的FeCo(41%Vol)-Al2O3颗粒膜中非晶基体Al2O3的高分辨像及其傅里叶变换(右下角插图)。
当试样满足弱相位体时,在谢尔策欠焦条件下拍摄的高分辨显微电子像,由此能对结构直接进行解释。高分辨像有一维结构像和二维结构像。
图4 原子分布及其对应势分布
图5 Al2O3颗粒膜中非晶基体Al2O3的高分辨像及其傅里叶变换
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