A 200nm TEM中的图像衬度 1
1 TEM中的图像衬度
TEM成像模式 Electron beam Objective lens ·调节中间镜电流使中间镜物平面上下 Objective aperture (back focal plane) Fixed (diffraction pattern) 移动 SAD aperture Intermediate image1 成像-中间镜物平面和物镜像平面重合 Strength ntermediate change lens 样品形貌像，如晶粒形状与大小， Intermediate Intermediate diffraction image 2 析出相形态与分布等 pattern Projector lens Fixed 衍射中间镜物平面与物镜背焦面重合 strength ww.globalsino.com/EM/ Diffraction Final 晶体样品衍射花样，晶体结构信息 Screen pattemn image a b 2
2 TEM成像模式 • 调节中间镜电流使中间镜物平面上下 移动 成像-中间镜物平面和物镜像平面重合 样品形貌像，如晶粒形状与大小， 析出相形态与分布等 衍射-中间镜物平面与物镜背焦面重合 晶体样品衍射花样，晶体结构信息
Lingual nerve recorded at 13500x.120kV 200 um B110] 05m Al cold-rolled LN 20 nm 3 nm HAADF MAG:5100000x HV:200.0:kV
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TEM中的图像衬度 衬度成像原理 √衬度种类 √明/暗场像 衍衬运动学理论 √基本假设/近似处理方法 理想晶体的衍射衬度 √等厚条纹/等倾条纹 非理想晶体（晶体缺陷） 的衍射衬度 √层错/位错/第二相/孪晶
TEM中的图像衬度 • 衬度成像原 理 衬度种类 明/暗场像 • 衍衬运动学理论 基本假设/近似处理方法 • 理想晶体的衍射衬度 等厚条纹/等倾条纹 • 非理想晶体（晶体缺陷）的衍射衬度 层错/位错/第二相/孪晶 4
透射电镜像（衬度）种类 Amplitude 1、质厚衬度：反映试样质量厚度的像， Contrast 衬度取决于试样的原子序数和厚度 2、衍射衬度：反映试样内部的结构和完 整性，起源于衍射光束 振幅衬度 3、相位衬度：由透射束和一束以上的衍 Phase 射束相互干涉产生的像—高分辨像 Contrast △I I8-IA 11 1 5
透射电镜像（衬度）种类 1、质厚衬度：反映试样质量厚度的像， 衬度取决于试样的原子序数和厚度 2、衍射衬度：反映试样内部的结构和完 整性，起源于衍射光束 3、相位衬度：由透射束和一束以上的衍 射束相互干涉产生的像——高分辨像 振 幅 衬 度 Amplitude Contrast Phase Contrast B A B B A B 1 I I I I I I I 5
透射电镜像（衬度）种类 。透射波 ·衍射波 (a) (b) (c) 衍衬成像和高分辨成像的方式 (a)明场成像；(b)中心暗场成像；(c)高分辨成像 6
透射电镜像（衬度）种类 6 衍衬成像和高分辨成像的方式 (a)明场成像；(b)中心暗场成像；(c)高分辨成像
质厚衬度 不同区域厚度或密度差别， 入射束 使进入物镜光阑并聚焦于 较低 较高 质量厚度 质量厚度 像平面的散射电子强度不 物镜 同，而产生图像反差。 物镜光栏 原子序数大，厚度大的， 对入射电子吸收大，散射 强，进入物镜光栏参与成 像平面 像的少，衬度暗。 强度分布 示意图 AW_。-=1- 图9-18质厚衬度成像光路图 I 1 IA=Ie-en △I =1-eua-B)=1-er≈QAt IB=Loe-ote Q~0)原子散射因子 课本P219
7 质厚衬度 • 不同区域厚度或密度差别， 使进入物镜光阑并聚焦于 像平面的散射电子强度不 同，而产生图像反差。 • 原子序数大，厚度大的， 对入射电子吸收大，散射 强，进入物镜光栏参与成 像的少，衬度暗。 质厚衬度的成像原理见右图。 对于晶体薄膜样品而言， 厚度大致均匀，原子序数也 无差别，因此，不可能利用 质厚衬度来获得图象反差， 这样，晶体薄膜样品成像是 利用衍射衬度成像，简称“衍 射衬度” B A B B A B 1 I I I I I I I Q t I I Q t t Q t 1 e 1 e ( ) B A A A B e A 0 Q t I I B B e B 0 Q t I I 课本P219
质厚衬度 不同区域厚度或密度差别， 12 使进入物镜光阑并聚焦于 f() 像平面的散射电子强度不 (A) 同，而产生图像反差。 8 Au 原子序数大，厚度大的， CU 对入射电子吸收大，散射 强，进入物镜光栏参与成 像的少，衬度暗。 0.2 0.4 0.6 AW_。-=1-'A (sin )(A-1) FIGURE 3.5.Change in the atomic scattering factor f0)with scattering I angle 0(calculated from equation 3.9)showing that elastic scattering decreases with angle away from the incident beam direction(0=0)and increases with Z. IA=Ie-en =1-eQa-B)=1-ear≈Q△t IB=Loe-Oate Q~)原子散射因子 课本P219
8 质厚衬度 • 不同区域厚度或密度差别， 使进入物镜光阑并聚焦于 像平面的散射电子强度不 同，而产生图像反差。 • 原子序数大，厚度大的， 对入射电子吸收大，散射 强，进入物镜光栏参与成 像的少，衬度暗。 B A B B A B 1 I I I I I I I Q t I I Q t t Q t 1 e 1 e ( ) B A A A B e A 0 Q t I I B B e B 0 Q t I I 课本P219
质厚衬度 √只有散射，衍射不明显的情况 √复型、非晶、玻璃、高分子、有机等样品一无序结构 Image of myelinated nerve(有髓神经).TEM magnification=85kxat 80kV.Image courtesy of Kenneth L.Tiekotter,University of Portland. 9
9 质厚衬度 只有散射，衍射不明显的情况 复型、非晶、玻璃、高分子、有机等样品—无序结构 Image of myelinated nerve (有髓神经). TEM magnification = 85kx at 80kV. Image courtesy of Kenneth L. Tiekotter, University of Portland
衍射衬度 晶体薄样品：厚度t均匀，平均原子序数Z差别不大，“质 厚衬度”不能获得满意的图像反差。但结构和取向的差异， 导致满足布拉格条件的程度不同，衍射强度（衬度）不同。 “衍射衬度成像”原理： ,取决于：入射束与试样内各晶面相对位向不同所导致的衍射 强度差异。 当电子束穿过金属薄样品时， 严格满足布拉格条件的晶面，产生强衍射束； 不严格满足布拉格条件的晶面，产生弱衍射束； 不满足布拉格条件的晶面，不产生衍射束。 10
10 衍射衬度 • 晶体薄样品：厚度 t 均匀，平均原子序数 Z 差别不大，“质 厚衬度”不能获得满意的图像反差。但结构和取向的差异， 导致满足布拉格条件的程度不同，衍射强度（衬度）不同。 “衍射衬度成像”原理 ： • 取决于：入射束与试样内各晶面相对位向不同所导致的衍射 强度差异。 • 当电子束穿过金属薄样品时， 严格满足布拉格条件的晶面，产生强衍射束； 不严格满足布拉格条件的晶面，产生弱衍射束； 不满足布拉格条件的晶面，不产生衍射束