透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,简称TEM)是材料科学研究中常用的一种高分辨率成像技术。它通过电子束穿透样品,然后在荧光屏或电荷耦合元件(CCD)相机上形成图像。以下是关于晶体缺陷在TEM明/暗场像中的衬度以及形成机制的简要说明:
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析出相:
- 衬度类型:通常在TEM的明场(Bright Field,BF)像中表现为亮斑或暗斑,这取决于析出相与母体材料的原子序数差异。
- 形成机制:当析出相的原子序数高于母体材料时,它们会散射更多的电子,因此在明场像中显示为亮斑。相反,如果原子序数较低,则可能显示为暗斑。
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孪晶:
- 衬度类型:孪晶在TEM暗场(Dark Field,DF)像中可能更容易识别,因为它们会产生特定的衍射图案。
- 形成机制:孪晶是由于晶体的一部分相对于另一部分发生镜面对称的结果。在TEM中,由于孪晶界的存在,不同区域之间的晶格取向不同,导致不同晶面的衍射条件不同,因此在暗场像中产生不同的衬度。
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位错:
- 衬度类型:位错在TEM的明场像中通常呈现为黑线或白线,称为位错线。
- 形成机制:位错是晶格的线缺陷,它们在晶格中引起局部的晶格畸变。这种畸变改变了电子束与晶格的相互作用,特别是电子波的衍射特性。位错线会引起局部的晶格应力场,导致衍射条件的变化,从而在TEM像中形成对比。
这些衬度的形成机制与电子束与样品相互作用时产生的衍射效应密切相关。在TEM中,电子束与样品相互作用会产生衍射波,而不同位置的晶格结构可能会导致衍射条件的不同,从而在成像过程中形成不同的衬度。通过分析这些衬度,科学家可以了解材料的微结构特征和缺陷分布情况。