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嘉峪檢測網 2021-04-09 17:19
在實際高分辨電子顯微鏡像的觀察中,除物鏡的襯度傳遞函數外,入射電子的能量變化、色差以及試樣上入射電子的會聚角等都會引起分辨率下降。
色差和會聚角對像分辨率的影響
由色差引起成像時聚焦的變化Δ為
式中,Cc為色差系數;ΔI為物鏡電流的變化量。色差引起散射波的衰減為
由電子會聚角引起散射波的衰減為
式中,圖片表示相對于試樣入射電子的會聚角。由于電子能量的變化和電子會聚角的影響,散射波的高波數成分的貢獻減弱,可以用一個包絡函數來描述。圖1示出了400 kV電子顯微鏡的襯度傳遞函數(實線)和色差引起的包絡函數(虛線)。這樣,實際有效的傳遞函數如圖1b所示,在高波數區域使分辨率顯著下降。
圖1 色差對物鏡襯度傳遞函數的影響
弱相位體由不同原子構成,那么在電子束方向上重原子列具有較大的勢,輕原子列具有較小的勢(圖2a),在重原子列的位置,像強度弱,如圖2b所示。對比圖2a和b,圖像強度變化范圍比對應投影勢分布稍寬,這是由于球差、色差和會聚角對分辨率的影響。
圖3示出了400 kV拍攝的超導氧化物TlBa2CaCu4O11的高分辨電子顯微像。對比插入的原子分布圖與高分辨像可知,重原子Tl和Ba的位置出現大黑點,而這些金屬原子周圍相對來說是明亮,特別是,沒有氧原子存在的空隙,即勢最低的區域最明亮。
圖2 晶體勢與高分辨電子顯微像襯度對應的示意圖
圖3 超導氧化物TlBa2Ca3Cu4O11的高分辨電子顯微像
若試樣中同時存在非晶體和晶體,由于它們的投影勢不同,也將導致高分辨像不同的襯度特征。圖4a、b分別示出了薄試樣的非晶投影勢和晶體的投影勢。在非晶試樣中,原子的自由重疊導致投影勢的分布與其平均勢較小的偏離。而在晶體中,原子的規則排列,投影勢由明銳和高的峰主導,其分布與平均勢有有顯著的不同。由此不難想象,非晶勢的分布將導致一個弱的襯度,而晶體勢的分布將導致一個強的襯度。圖5是823 K濺射的FeCo(41%Vol)-Al2O3顆粒膜中非晶基體Al2O3的高分辨像及其傅里葉變換(右下角插圖)。
當試樣滿足弱相位體時,在謝爾策欠焦條件下拍攝的高分辨顯微電子像,由此能對結構直接進行解釋。高分辨像有一維結構像和二維結構像。
圖4 原子分布及其對應勢分布
圖5 Al2O3顆粒膜中非晶基體Al2O3的高分辨像及其傅里葉變換
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