Дифракция электронного пучка

Измерение размеров кристаллитов (зерен) с использованием дифракции электронного пучка со специально приготовленной тонкой фольгой (или наночастицами) проводится с изменением контраста как в светлом поле (амплитудный контраст — см. рис. 2.1, е 2.2 2.16 2.20), так и в темном поле (фазовый контраст — см. рис. 2.7, а). Высокое разрещение позволяет также получить изображения атомных плоскостей (см. рис. 2.1, о 2.10 2.12 2.23 4.10) с характерной полосчатой структурой и выявлением дислокаций и других дефектов. [c.184]

ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА [c.38]

На рис. 6.6.4, а слева и справа соответственно показаны электронограмма и морфология типичной поверхности 100 , которая была протравлена и нагрета для удаления остаточных окислов. Электронограмма типична для микроскопически шероховатой (хотя и зеркальной) поверхности. Такая картина является результатом дифракции электронного пучка, проходящего через приподнятые части поверхности. В сущности это картина трехмерной дифракции быстрых электронов (ДБЭ). Когда заслонки открываются и пучки As2 и Ga соответствующей интенсивности одновременно начинают ударяться о поверхность, точки на электронограмме постепенно превращаются в полосы. На рис. 6.6.4, б показаны сглаживание поверхности и вырождение трехмерной дифракции в двумерную. На рис. 6.6.4,8 показано, [c.159]

Это совпадение показывает в согласии с основными допущениями теории квантов, что в области низких частот ее выводы не отличаются от выводов классической теории. Классическая теория оказывается лишь приближением к действительности, приближением, вполне удовлетворительным для того круга явлений, с которыми имеет дело макроскопическая электродинамика, т. е. электродинамика систем, состоящая из многих атомов или молекул. По-видимому, даже движения ионов, т. е. элементарных зарядов с большой массой (по сравнению с электроном), еще довольно удовлетворительно описываются классическими электродинамикой и механикой, хотя точность современных измерений и здесь позволяет установить отступления (опыты по дифракции молекулярных пучков). Но поведение электронов внутри атомов и молекул должно описываться при помощи квантовых законов механики и электродинамики применение же к ним законов, имеющих силу для макромира, приводит к резким противоречиям с опытом. [c.700]

Для наблюдения дифракции электронов Томсон и Тартаковский использовали метод Дебая - Шерера. При пропускании пучка электронов через металлическую поликристаллическую пластину рассеянные электроны должны дать на фотографической пластинке систему интерференционных колец (см. 6). [c.62]

Сочетание методов тепловой микроскопии с методами рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии дает более широкие представления о механизме и кинетике протекания дисперсионного твердения аустенитных нержавеющих сталей. Возросший за последнее время интерес к электронной микроскопии связан главным образом с появлением нового метода исследования на просвет тонких (до 1000 А) пленок, полученных из массивных образцов. Это стало возможным при применении в современных электронных микроскопах электронного пучка, обладающего большой проникающей способностью и высокой интенсивностью, что обеспечивается системой двойных конденсорных линз. Метод тонких пленок позволяет полностью использовать разрешающую способность современного электронного микроскопа и имеет по сравнению с методом реплик ряд преимуществ, основные из которых заключаются в получении трехмерной картины микроструктуры и возможности легко наблюдать такие дефекты матрицы, как линии дислокаций, и изучать их взаимодействие с выделениями. Можно также изучать картину электронной дифракции с небольших участков поверхности (около 0,25 мкм). [c.223]

ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ — упругое рассеяние электронов на кристаллах или молекулах жидкостей и газов, при к-ром из первичного пучка образуются от- [c.680]

На свойства Т. и. при прохождении электронов через вещество влияют эффекты, связанные с его структурой, а также с вероятностью многократного рассеяния электронов в нём. При Г 100 МэВ за время, необходимое для излучения фотона, электрон проходит большое расстояние и может испытать столкновения с др. атомами. В аморфных веществах многократное рассеяние электронов больших энергий приводит к снижению интенсивности и расширению пучка Т. и, в кристаллах возникает дифракция электронов, в спектре Т. и. появляются резкие максимумы и увеличивается степень его поляризации (рис. 3). [c.149]

Электронография при исследовании окалины занимает особое место Сущность метода заключается в использовании явления дифракции электронов, возникающего в результате когерентного рассеяния кристаллической решетки вещества пучка электронов с длиной волны X < < Id (где d - наименьшее изучаемое межплоскостное расстояние) Метод дает возможность получать такие же данные о кристаллической структуре веществ, как и рентгеновский метод. При этом для расчета электронограмм используется известное в рентгенографии уравнение Вульфа — Брэгга [c.22]

При дифракции электронов с длиной волны порядка 0,04 А диаметр сферы Эвальда будет составлять 50 А На такой сфере интерес будет представлять только маленькая область радиусом 5 А вокруг начала координат обратного пространства, а рассеяние будет происходить преимуш,ественно под малыми углами, как показано на фиг. 5.9, б. Дифракционную картину можно регистрировать на плоской пластинке или пленке, помеш,енной перпендикулярно падаюш.ему пучку на некотором расстоянии за образцом она будет представлять собой почти плоское сечение распределения рассеивающей способности в обратном пространстве. [c.120]

В дифракции электронов положение совершенно иное. Размеры кристаллов, которые дают чисто кинематические интенсивности, обычно порядка нескольких сотен ангстрем, по крайней мере в направлении, параллельном падающему пучку. Источники излучения достаточно яркие, так что можно легко наблюдать дифракцию от монокристаллов такого размера, а монохроматизация и коллимирование дают уширение сферы Эвальда с угловым разбросом, не превышающим 10" рад. Таким образом, для отражения с l/dh=0,5A" протяженность функции преобразования формы может составлять 10" или больше, в то время как толщина сферы Эвальда может быть настолько мала, что не превышает 5-10 A . Таким образом, близкие к плоским сечения пика рассеивающей способности наблюдаются часто. Фиг. 6.1 показывает часть дифракционной картины от небольшого игольчатого кристалла ZnO [346]. Ограниченный размер кристалла в направлении, перпендикулярном пучку, приводит к уширению пика рассеивающей способности в плоскости сферы Эвальда. Модуляция интенсивности, соответствующая виду (sin лг)/л функции S(u)l, ясно прослеживается на пятнах от нескольких различных игольчатых кристаллов. (Изменение интенсивности обычно модифицируется динамическими эффектами, но для данных частных случаев это не очевидно.) [c.133]

Дальнейшее отличие геометрии дифракции рентгеновских лучей от геометрии при использовании электронов заключается в числе дифрагированных пучков, получающихся одновременно. Для рентгеновских лучей даже при размытии максимумов рассеивающей способности или сферы Эвальда, которые обсуждались выше вероятность того, что сильное отражение будет появляться для любой частной ориентации падающего пучка, мала для кристаллов с малыми элементарными ячейками. Если же сильное отражение действительно появляется, то маловероятно, что появится второе такое же сильное отражение. С другой стороны, для электронов сфера Эвальда обычно пересекает некоторое число протяженных областей рассеивающей способности и для частных ориентаций число дифрагированных пучков может быть значительным. Это иллюстрируется фиг. 6.2, которая дает приближенное сравнение дифракции рентгеновского СиК -излучения и дифракции электронов с энергией 80 кэВ от кристаллов золота или алюминия, для которых условие Брэгга выполняется для 400-точки обратной решетки в обоих случаях. При рассеянии рентгеновских лучей совершенные кристаллические области имеют предположительно размер 1000 А или больше. В случае дифракции электронов кристалл обычно берут в виде тонкой пленки толщиной 50 А. [c.134]

Если тонкие кристаллы, используемые для дифракции электронов, изогнуты, то вращение обратной решетки по отношению к сфере Эвальда будет обеспечивать возникновение значительно большего числа дифрагированных пучков, что придаст дифракционной картине вид полного сечения обратной решетки, как показано на фиг. 6.3, которая представляет собой дифракционную картину, полученную от тонкого изогнутого кристалла с падающим пучком, приблизительно перпендикулярным плоскости ккО обратной решетки. [c.135]

Поскольку для наиболее важных случаев дифракции рентгеновских лучей и нейтронов и для отдельных случаев дифракции электронов максимальное число сильных дифрагированных пучков равно двум, можно принять полезное приближение, согласно которому отличны от нуля только две волновые амплитуды, о и Можно подчеркнуть, что это не есть приближение к общему решению в обычном смысле. Это решение другой и более простой задачи допущения о наличии некой области, в которой могут существовать только две волны. Тогда матричное уравнение (8.7) сразу упрощается [c.181]

В своей оригинальной статье Бете [22] принял во внимание то обстоятельство, что (особенно при дифракции электронов) условие, при котором в кристалле существуют только два пучка, никогда полностью не удовлетворяется. Всегда присутствуют некоторые слабые пучки, отвечающие таким точкам обратной решетки, для которых ошибка возбуждения велика, но не настолько, чтобы вклад их полностью исчез. Для специального класса отражений систематического ряда ошибки одинаковы, и систематические взаимодействия соответствующих слабых волн с сильными дифракционными волнами всегда одинаковы для любого направления падающего пучка, удовлетворяющего углу Брэгга для отражения h. Этот систематический ряд содержит ряд целых или почти целых кратных величин вектора решетки h, как показано на фиг. 8.5. [c.188]

В случае дифракции электронов при высоких ускоряющих напряжениях (20—100 кВ) на поверхностях углы рассеяния составляют примерно несколько градусов. В результате угол, образуемый падающим пучком с поверхностью (11/2—00), будет порядка одного градуса. Проникновение этого пучка в кристалл сильно ограничено поглощением или дифракцией, когда возбуждается сильное отражение, и может составлять только несколько ангстрем. Другой важный фактор, на который нужно обратить внимание в этом случае, заключается в том, что хотя для электронов показатель преломления кристалла может быть лишь немного больше единицы, для таких малых углов падения эффекты преломления будут значительными. Волны, дифрагировавшие от плоскостей, параллельных поверхности и имеющих межплоскостные расстояния порядка 2—3 А, могут претерпеть полное внутреннее отражение и не выйти из кристалла. Дифракционные волны, проникающие в кристалл при немного больших углах, преломятся так, что на дифракционных картинах они сильно сместятся. [c.192]

Мы видели в гл. 8, что, когда применимо обычное малоугловое приближение для дифракции электронов высоких энергий, интенсивности прошедшего и дифрагированного пучков от плоскопараллельной пластинки кристалла могут быть записаны в простой форме, в частности для случая без поглощения и для центросимметричных кристаллов [c.194]

В противоположность этому, если существует только слабое рассеяние, основной вклад в ширину колонки дает расхождение электронного пучка за счет дифракции Френеля. В качестве меры этого расхождения можно использовать условие [c.232]

В случае дифракции электронов интенсивности, приближающиеся к интенсивностям для кинематического рассеяния от монокристаллов, даются только очень тонкими кристаллическими слоями, поперечные размеры которых обычно гораздо больше их толщины. Наиболее частая причина разориентации отдельных частей кристалла — изгиб кристалла за счет вращения вокруг осей, лежащих приблизительно параллельно слою. Из-за малой толщины кристалла рассеивающая способность вокруг точек обратной решетки сильно вытянута в направлении, почти параллельном падающему пучку, что можно представить сверткой распределения рассеивающей способности с я / С ехр —где С — средняя толщина кристалла я w-— соответствующая координата обратного пространства. [c.355]

Кинематическая теория рассматривает только дифракцию электронов падающего пучка. Предполагается, что рассеяние этих электронов происходит только один раз и в одном направлении, таким образом, теория пренебрегает динамическими взаимодействиями между прошедшими и дифрагированными пучками. [c.52]

В соответствии с изложенным выше, т. е. так, чтобы линейные размеры пространственных неоднородностей среды, сквозь которую проходит пучок электронов, были сравнимы с длиной волны этих электронов. Последняя близка к длине волны рентгеновских лучей, и поэтому условия наблюдения дифракции электронов и рентгеновских лучей сходны друг с другом. Действительно, Девиссон и [c.361]

Н. Сушкиным были поставлены (1949) специальные опыты по дифракции электронов в условиях, исключающих взаимодействие дифрагирующих электронов между собой. Электроны направлялись на кристалл с очень малой интенсивностью. Благодаря этому в кристалле не могло дифрагировать одновреме1шо более одного электрона и исключалась возможность взаимодействия между ними в качестве причины дифракции. Дифракционная картина при индивидуальной дифракции электронов оказалась абсолютно идентичной картине дифракции от обычного электронного пучка. Так б]>1ло доказано, что волновыми свойствами обладает индивидуальная частица. [c.65]

В предыдущих параграфах мы уже указывали на существование ряда явлений, из которых следует, что представление об электронах, как механических частицах, не может быть сохранено. Понятие об электронах, как частицах, движущихся подобно материальным точкам классической механики по определенным траекториям, возникло на основании тех опытов, которые в начале этого столетия были произведены над электронными пучками и над отдельными быстрыми электронами. В вакуумной трубке можно с помощью диафрагм получить достаточно резко ограниченный пучок электронов. При воздействии на этот пучок, например, магнитного поля он искривляется так, как должны искривляться траектории отдельных заряженных частиц, на которые действует магнитная сила. Метод сцинтиляций позволяет регистрировать отдельные электроны, попадающие в определенное место флуоресцирующего экрана. В камере Вильсона можно заснять следы быстрых электронов. Но наряду с этими явлениями в двадцатых годах нынешнего столетия были открыты другие явления, обнаружившие волновые свойства электронов. Было установлено, что электроны при прохождении через кристаллы и при отражении от них обнаруживают свойства дифракции, вполне аналогичные тем, которые присущи рентгеновым лучам. Как показал де-Бройль, можно получить согласие с опытом, если допустить, что пучок однородных по скоростям электронов характеризуется частотой v и длиной волны X, связанными с кинетической энергией электронов и их количеством движения М соотношениями [c.87]

ЭР-100 4 ступени 25, 50, 75 и 100 кВ). Разрешающая способность Э. достигает Ю —10 нм и зависит от энергии электронов, сечения электронного пучка и расстояния от образца до экрана, к-рое в совр. Э. может изменяться в пределах 200—600 мм, Управление совр. Э., как правило, автоматизировано. Р. М. Имамов. ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ—метод изучения структуры вещества. основанный на исследовании рассеяния образцом ускоренных электронов. Применяется для изучения атомной структуры кристаллов, аморфных тел и жидкостей, молекул газов и паров. Физ. основа Э.— дифракция электронов при прохождении через вещество электроны, обладающие волновыми свойствами (см. Корпускулярно-волновой дуализм), взаимодействуют с атомами, в результате чего образуются дифрагированные пучки, интенсивность и расположение к-рых связаны с атомной структурой образца и др. структурными параметрами. Рассеяние электронов определяется эл.-статич. потенциалом атомов, максимумы к-рого отвечают положениям атомных ядер. [c.584]

Картину электронной дифракции — электронограмму — получают как на просвет от образца толщиной порядка нескольких десятков нанометров, так и на отражение от плоского образца, поставленного так, что электронный луч практически скользит по его поверхности, образуя с ней угол в несколько минут. Благодаря чрезвычайно сильному рассеянию электронов при почти полном отсутствии поглощения, а также использованию при получении электронограмм почти всей мощности электронного пучка интенсивность дифракционных максимумов электроно-граммы очень высокая. Электронограмму можно получить за доли секунды. Однако в связи с особенностями рассеяния электронов на электронограммах не удается получить интерференционные максимумы с высокими индексами кристаллографических плоскостей, что весьма обедняет информацию. Так как углы дифракции 6 малы, погрешность в определении межплоскостных расстояний по элекТронограммам велика несмотря на острый профиль интерференционных линий она составляет обычно несколько десятков процентов. [c.65]

В экспериментах с дифракцией рентгеновских лучей конечный размер источника излучения приводит к тому, что угол сходимости (угловая ширина) падающего пучка в любой точке образца составляет величину порядка 10 —10" рад. Интенсивность при этом не обязательно однородна в указанном интервале углов. При дифракции нейтронов угловая ширина часто задается значениями, которые больше указанных величин, поскольку интенсивность источника низкая В случае дифракции электронов угловую ширину можно значительно уменьшить, хотя она и достигает 10 . рад, когда образец помещен в магнитное поле объектива электронного микроскопа при использовании микродифракции (см. гл. 13). [c.120]

При дифракции электронов, как мы уже видели, одновременное появление более чем одного дифрагированного пучка есть скорее правило, чем исключение. Для толстых кристаллов возможно, что, если проявить особую тщательность в выборе подходящей ориентации, то по крайней мере 99% энергии брэгговских пучков будет содержаться в двух сильных отражениях. Но для тонких кристаллов, находящихся в высокосимметричных ориентациях, при которых они дают дифракционную картину типа фиг. 6.3 или фиг. [c.214]

Трактовка Дарвина [108] дифракции рентгеновских лучей при отражении от поверхности большого совершенного кристалла включала в себя установление коэффициентов прохождения и отражения для каждой атомной плоскости и затем суммирование амплитуд прошедших и дифрагированных пучков на каждый плоскости. Хови и Уилан [213 применили этот вариант теории к дифракции электронов на прохождение вначале с целью определения контраста в электронно-микроскопических изображениях дефектов. Амплитуды дифракционных пучков рассматриваются как непрерывные функции расстояния вдоль направления пучка и связаны рядом дифференциальных уравнений. По существу это теория для совершенного кристалла, для каждого его слоя, хотя в нее могут быть включены изменения в ориентации дифракционных плоскостей при переходе от одного слоя к другому. [c.223]

Для специального случая совершенного кристалла в какой-либо высокосимметричной ориентации Каули и Муди [79 ] предположили, что дифракция электронов на прохождение должна дать информацию о симметрии проекции структуры слоев, перпендикулярных пучку, включая систематические погасания. Это представление уточнено Каули и др. [82] окончательную формулировку в отношении природы информации о симметрии, получаемой при дифракции электронов в присутствии эффектов сильного динамического рассеяния, дали Йённес и Муди [157]. [c.349]

Если ориентации кристаллитов совершенно беспорядочны, так что ни одна из осей кристалла не имеет преимущественного направления, дифракционные пучки образуют сплошные конусы лучей с падающим пучком в качестве оси и половиной угла, равной 2 0,,, где0 — угол Брэгга для отражения И. Пересечение конусов лучей с цилиндрическими пленками в случае дифракции рентгеновских лучей или с плоскими пластинками при дифракции электронов дают хорошо известные картины поликристалла с непрерывными линиями или кольцами. [c.359]

Значительное увеличение разрешающей способности в микроскопе можно получить при использовании пучков быстролетящих в вакууме электронов. Этот эффект взаимодействия электронных пучков с веществом нашел применение в электронных микроскопах [54 ]. Принципиально разрешение электронного микроскопа могло бы превосходить разрешение светового микроскопа в сотни тысяч раз, так как эквивалентная длина волны для электрона X = Н1(2теиу/ = 12,3 / -2, где Н — постоянная Планка V — ускоряющая разность потенциалов. При и = 100 кВ Я, = 0,042. Однако разрешение определяется не только явлениями дифракции, но и различными аберрациями электронных линз, используемых для фокусировки электронных пучков. Эти аберрации полностью не коррегируемы, хотя и несколько исправляются, главным образом диафрагмированием и применением электронных пучков малых апертур. Поэтому разрешение современных электронных микроскопов не превышает [c.184]

Электронно-зондовые методы контроля КМ используют принцип взаимодействия электронного пучка с твердым телом. При этом методе информацию несут рассеяннопадающие электроны. Электроны, прошедшие через образцы толщиной в несколько Микрометров, являются источником информации в просвечивающей (трансмиссионной) электронной микроскопии ПЭМ отраженные медленные электроны — в методе зеркальной электронной микроскопии (ЗЭМ), а электроны, претерпевшие дифракцию — в методе электронографии на отражение. Метод ЗЭМ [c.70]

Для оценок шероховатости атомарно-чистой поверхности и выявления на ней макроскопических дефектов часто используют дифракцию быстрых электронов ДБЭ), сочетая эти измерения с измерением спектра ДМЭ. В этом методе пучок моноэнергетических электронов с энергий 10—100 кэВ падает под очень малым углом к поверхности (< Г) и регистрируется рассеянное излучение. Для большей однозначности эти данные дополняются наблюдениями на сканирующем электронном микроскопе (4.2.1) декорированной поверхности. Заметим, что электронные пучки уже давно используются в промышленных электронографах при структурном анализе поли- и монокристаллических материалов, как в методе "на просвет" (тонкие пленки =10—50 нм), так и "на отражение". [c.134]

В то же время наличие ненулевой (хотя в общем случае и более низкой, чем в условиях резонанса) ингенсивности дифракции зондирующей волны в нерезонансном случае, т.е. при отстройке Дсо далеко в сторону от всех резонансных частот среды 12 , обусловлено возбуждением в электронных оболочках молекул среды вынужденных (и, следовательно, когерентных) нерезонансных колебаний оптических электронов, излучение которых, интерферируя, и порождает нерезонансные компоненты дифракции зондирующего пучка. Очевидно, при выполнении условий резонанса Дсо = 12(у в когерентно рассеянном излучении присутствуют обе компоненты дифракции, которые могут интерферировать между собой. Нерезонансная компонента дифракции представляет собой тот когерентный фон в активном спектре, на котором располагаются резонанснью линии, отвечающие внутримолекулярным колебаниям и другим оптически активным резонансам среды. [c.263]

Растворение имеет тенденцию обнажить и даже преувеличить физические дефекты (пористость и трещины) и в то же время приводит к появлению более отчетливого рельефа, связанного с элементами микроструктуры — границ зерен, включений, различных баз. Размер этого проявления, а также определенная степень волнистости поверхности, зависят в большой мере от режил а работы. Эти общие положения могут быть проиллюстрированы примерами, взятыми из литературы. Для поверхностей монокристаллов чистых металлов (медь и алюминий), электролитически полированных в лаборатории, электро-номикрос-копия (прямое отражение при наклонном пучке [1311, метод реплик [131, 1321, дифракция электронов [68, 711 и изотермы адсорбции [13,3] показывают, что высота шероховатостей и волн варьирует между 100 и [c.57]

Дифракционные явления обнаруживаются при пропускании пучка электронов через тонкие слои металлов (толщиной порядка 10 м), имеющих поликристалличе-скую структуру (11.1.6.4°). Опыты подтвердили, что наблюдается дифракция электронов на поликристаллах, аналогичная дифракции рентгеновских лучей на поликристал-лических порошках ( .3.6.6°). На рис. 1.1.3 приведены фотографии дифракционных картин, которые наблюдаются при прохождении сквозь тонкие пленки одного и того же поликристалла рентгеновского излучения (рис. 1.1.3, а) и пучка электронов (рис. 1.1.3, б). По радиусам дифракционных колец определялась длина волны де Бройля и проверялась справедливость формулы де Бройля. Волновые свойства электронов наблюдаются лишь при условии, что длина дебройлевской волны имеег такой же порядок [c.421]

Данные по поверхностной кинетике роста и легирования могут быть получены с помощью методики модулированного молекулярного пучка [59,60]. В этой методике изменение падающего молекулярного пучка приводит к изменению во времени концентрации адсорбированных молекул на поверхности подложки и благодаря этому — к изменению скорости десорбции, что может быть измерено с помощью масс-спектрометрии. С другой стороны, модулируя поток десорбции, можно непосредственно определить, какие атомы и молекулы уходят с поверхности, выделив их на фоне остаточных газов. Дополнительное использование методов электронной Оже-спектроскопии и дифракции электронов позволяет получать дополнительные сведения о поверхности подложки на любой стадии процесса, а в совокупности с программированной термодесорбцией дает также дополнительную информацию о стехиометрии поверхности. [c.360]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...