第九章 衍射衬度-2
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电子衍射与衍射衬度像
4.用对照标准电子衍射花样法进行标定
将摄得的电子衍射花样照片和附录C中的标准电子衍射 花样比较，若二者相似则立即可按标准花样上的各指数标 定照片上斑点的指数。
5.用查表法标定：
事先用计算机根据晶体的各项参数（晶体类型、晶格常 数和夹角公式等）算出每种（或每类）晶体的特定表格。
然后可以利用相邻两个R矢量（其中一个是衍射花样中 长度最短的）的比例和它们之间的夹角查出相应斑点的指 数和花样的晶带轴。
3.未知晶体结构，相机常数已知时衍 射花样的标定
1）测定低指数斑点的R值。应在几个不同的方位摄取电 子衍射花样，保证能测出最前面的8个R值；
2）根据R值，计算出各个d值；
3）查ASTM卡片，和各d值都相符的物相即为待测的晶 体。
注意： 因为电子显微镜的精度所限，很可能出现几张卡片上d 值均和测定的 d 值相近，此时应根据待测晶体的其他资 料，例如化学成分等，来排除不可能出现的物相。
等价晶面的指数变换
a. 立方晶系
h、k、l的位置和符号可任意变换
b. 四方晶系
a h、k、l的符号可任意变换，h、k的位置可以互换
c. 正交晶系
h、k、l的符号可任意变换
d. 单斜晶系
h、l的符号可同时变换，k的符号可单独变换
e. 六方晶系
h、k的位置可以变换，符号可同时改变，l的符号可任意变换 六方晶系需要用四轴指数来标定，即hkl → hkil，i=-(h+k) 此时，h、k、i中可以选择任意两个作为三轴指数的h、k。
n n
2
2
j 2 ( Hx j Ky j Lz j )
Xj、Yj、Zj是j原子的阵点坐标； H、K、L是发生衍射的晶面。
三种基本点阵的消光规律
衍射衬度的原理
衍射衬度的原理衍射是一种光的传播现象，当光通过物体边缘时，会发生衍射现象，其原理可以通过赫斯耳原理来解释。
赫斯耳原理认为，光传播的每一个点都可以看作是一系列光源，这些光源沿着原光的传播方向发出的球面波，当这些球面波叠加时，就会形成衍射图样。
衬度是衍射的一种常用参数，它反映了衍射光场的均匀性和波前的变化程度。
衬度的大小与波前的曲率有关，衬度较大的光场波前比较平坦，衬度较小的光场波前变化剧烈。
衍射衬度的原理可以通过菲涅尔衍射和费马衍射两种经典的衍射理论来解释。
1. 菲涅尔衍射理论：菲涅尔衍射理论是一种基于波的前向传播的理论。
根据菲涅尔衍射原理，当光通过一个孔径有限的光阑时，光在出射孔径的波前上，被视为源点的每个波前上的每一个元波暴发波。
这些元波在光阑之后再次累加形成衍射场。
由于光波的传播具有波面衍射效应，光阑上的每一点上的波前都向前传播，形成一个球面波。
通过衍射公式，可以求得衍射场的衬度分布。
2. 费马衍射理论：费马衍射理论是一种基于光的逆向传播的理论。
根据费马原理，光场的光程应当取一个极值。
费马衍射理论认为光场在传播的过程中，经过物体或孔径的部分，波前会发生改变，根据这些波前的改变，可以求解光场的光程差和衍射场的衬度。
费马衍射理论可以用来解释光通过透镜或光阑后的衍射效应。
衍射衬度的计算可以应用衍射公式进行求解。
衍射公式是一种经典的数学工具，用于计算衍射场的衬度。
衍射公式通常基于波动理论和光的干涉原理，根据不同的情况和几何条件，有不同的衍射公式。
在实际应用中，衬度常常被用来描述光的传输特性和模式的变化。
例如，在光学系统中，光束的衬度决定了光的聚焦能力和成像质量。
在干涉仪和光栅中，衬度的大小和分布会直接影响到干涉条纹和衍射条纹的形成。
总结起来，衍射衬度描述了光场的均匀性和波前的变化程度。
衍射衬度的原理可以通过赫斯耳原理、菲涅尔衍射理论和费马衍射理论来解释。
衬度的计算可以利用衍射公式求解。
在实际应用中，衬度常常用来描述光的传输特性和光学系统的成像质量。
衍射-2
(e)6条缝 条缝
(c)3条缝 条缝
(f)20条缝 条缝
（2）暗条纹 ）
假设N个缝的光矢量 假设 个缝的光矢量E1，E2，…EN迭加后完全相消就意味着 个缝的光矢量 他们恰好组成闭合图形。 他们恰好组成闭合图形。 已知两个相邻狭缝的光振幅矢量的位相差为： 已知两个相邻狭缝的光振幅矢量的位相差为：
∆ϕ =
1.光栅衍射花样 光栅衍射花样 实验装置(experiment device) 实验装置
s
(grating)
在宽阔的暗弱背景上， 在宽阔的暗弱背景上，分布着强度不等的细而锐利 的亮条纹
光栅每个缝形成各自的单缝衍射图样。 光栅每个缝形成各自的单缝衍射图样。 每个缝形成各自的单缝衍射图样 光栅缝与缝之间形成的多缝干涉图样。 光栅缝与缝之间形成的多缝干涉图样。 缝与缝之间形成的多缝干涉图样 光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的总效果。 光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的总效果。 光栅衍射花样是同一单缝衍射因子调制下的 个 光栅衍射花样是同一单缝衍射因子调制下的N个 同一单缝衍射因子调制下的 缝的干涉条纹. 缝的干涉条纹
d k = k′ k 就是所缺的级次 b
注意： 注意：
k=0,±1级极 小值位置 光栅衍射 第三级极 大值位置
级
缺级
k=-6
k=-4 k=-2 k=0 k=2 k=4 k=6 k=-1 k=3 k=-5 k=1 k=5 k=-3
d k 3 6 9 缺级： 若 = = = = = ⋅ ⋅ ⋅ 缺级：k = 3,6,9,... b k′ 1 2 3
d sin θ = kλ
d (2)k = k′ k = 4, 取 ′ =1 k b
kλ d= = 6µm sin θ
最新材料分析测试技术课件第九章
一般认为肉眼能辨认的最低衬度不应小于 5%，则复型必须具有的
最小厚度差
tmin0Q .050.05tc
（9-14）
如果复型是由两种材料组成的，如图9-3（b）所示，假定凸起部分 总散射截面为 ，此时复型图形衬度为
I IB
IeQAt
QAt
（当QAt 远小于1时）
（9-15）
§9-3 一级复型和二级复型
• 一、一级复型 • 一级复型有两种，即塑料一级复型和碳一级复型。 • (一)塑料一级复型 • 图9-4是塑料一级复型的示意图。在已制备好的金相
样品或断口样品上滴上几滴体积浓度为1％的火棉胶醋酸 戊酯溶液或醋酸纤维素丙酮溶液，溶液在样品表面展平， 多余的溶液用滤纸吸掉，待溶剂蒸发后样品表面即留下 一层100nm左右的塑料薄膜。把这层塑料薄膜小心地从 样品表面上揭下来，剪成对角线小于3 mm的小方块后， 就可以放在直径为3mm的专用铜网上，进行透射电子显 微分析。从 图9-4中可以看出，这种复型是负复型，也 就是说样品上凸出部分在复型上是凹下去的。在电子束 垂直照射下，负复型的不同部分厚度是不一样的，根据 质厚衬度的原理，厚的部分透过的电子束弱，而薄的部 分透过的电子束强，从而在荧光屏上造成了一个具有衬 度的图像。如分析金相组织时，这个图像和光学金相显 微组织之间有着极好的对应性。
是同种材料制成的，如图9-3（a）
所示，则 式可简化为
QAQB ，那Q 么上
IAIeQ tAtBIeQ t Q t IB
（当 QΔt 远小于1时） （9-13）
（9-11） （9-12）
这说明用来制备复型的材料总散射截面Q值越大或复型相邻区域厚度差别越 大(后者取决于金相试样相邻区域浮雕高度差)，复型图像衬度越高。
第九章 衍射衬度-2
第三节 衍射衬度
实例
我们看到有两个晶 粒同时变亮，表明这 两个晶粒的位向应该 是比较接近的。 另外需要指出来的 是，由于在进行明场 像和暗场像操作时， 并没有特意倾转到双 光束条件，因而所得 到的明场像和暗场像 的衬度并不完全互补。
第三节 衍射衬度
实例
第三节 衍射衬度
四、明场像和暗场像的衬度问题
④ 衍衬成像反映的是晶体内部的组织结构特征，而质量厚度 衬度反映的基本上是样品的形貌特征。
第三节 衍射衬度
三、衍射衬度的成像方式
1.明场像 让透射束通过物镜光阑所成的像 就是明场像。 成明场像时，我们可以只让透射 束通过物镜光阑，而使其它衍射束 都被物镜光阑挡住，这样的明场像 一般比较暗，但往往会有比较好的 衍射衬度；
第二节 四种衬度
二、四种衬度
4.原子序数衬度 每一个被照明的原子柱的强度与热漫反射散射截 面δTDS直接相关。
TDS
detector
f 2 ( s )[1 exp( 2 Ms 2 )]d 2 s
式中：f（s）原子对于弹性散射的波形系数，同原子序 数成正比；s=θ/2λ，θ为散射角，λ为电子波长； M：debye-Waller因子，定义为原子的均方热振动振幅。
双光束衍射几何 示意图
第三节 衍射衬度
四、明场像和暗场像的衬度问题
2. 操作反射 在用双光束成像时，参与成像的衍射斑除了透射 斑以外，只有衍射斑hkl， 因此无论是在明场成像还是暗场成像时，如果该 衍射斑参与了成像，则图像上的衬度在理论上来讲 就与该衍射斑有非常密切的关系，所以我们经常将 该衍射斑称为操作反射，记为ghkl.
Al-Cu-Li 合金中的T1析出物的高分辨图像
第二节 四种衬度
第九章 衍射衬度
Al-Cu-Li 合金中的T1析出物的高分辨图像
第二节 四种衬度
二、四种衬度 4.原子序数衬度
➢原子序数衬度（Z contrast）：衬度正比于Z2.在 原子序数衬度中同时包含相位衬度和振幅衬度的贡 献。
➢原子序数衬度的产生基于扫描 透射电子显微术（Annulardark-field Scanning transmission electron microscopy,STEM)。
➢当探测高角度散射信号时，探测器上的强度主要 来自声子散射项，即热漫反射（Thermal diffusion scattering，TDS）。
➢每一个被照明的原子柱的强度与热漫反射散射截 面δTDS直接相关。
第二节 四种衬度
二、四种衬度
4.原子序数衬度 ➢每一个被照明的原子柱的强度与热漫反射散射截 面δTDS直接相关。
C、弱束暗场像
➢弱束暗场像严格地讲也是属于中心暗场像；
➢所不同的是：中心暗场像是在双光束条件 下用g:-g的成像条件成像；而弱束暗场像是 在双光束的条件下用g:3g的成像条件成像。
中心暗场像示意图
第三节 衍射衬度
三、衍射衬度的成像方式
实例
第三节 衍射衬度
➢图a和图c是奥氏体在 [011]晶带轴下的电子衍 射衍射花样； ➢图b是用物镜光阑直接 套住射斑以后成像得到 的明场像； ➢图d是在不倾转光路的 前提下，直接用物镜光 阑套住衍射花样中的一 个{200}衍射斑成像得到 的普通暗场像，由暗场 像可以看出，与衍射花 样对应的晶粒应该是变 亮的部分。
实例
第三节 衍射衬度
➢我们看到有两个晶 粒同时变亮，表明这 两个晶粒的位向应该 是比较接近的。 ➢另外需要指出来的 是，由于在进行明场 像和暗场像操作时， 并没有特意倾转到双 光束条件，因而所得 到的明场像和暗场像 的衬度并不完全互补。
第二节 四种衬度
二、四种衬度 4.原子序数衬度
➢原子序数衬度（Z contrast）：衬度正比于Z2.在 原子序数衬度中同时包含相位衬度和振幅衬度的贡 献。
➢原子序数衬度的产生基于扫描 透射电子显微术（Annulardark-field Scanning transmission electron microscopy,STEM)。
➢当探测高角度散射信号时，探测器上的强度主要 来自声子散射项，即热漫反射（Thermal diffusion scattering，TDS）。
➢每一个被照明的原子柱的强度与热漫反射散射截 面δTDS直接相关。
第二节 四种衬度
二、四种衬度
4.原子序数衬度 ➢每一个被照明的原子柱的强度与热漫反射散射截 面δTDS直接相关。
C、弱束暗场像
➢弱束暗场像严格地讲也是属于中心暗场像；
➢所不同的是：中心暗场像是在双光束条件 下用g:-g的成像条件成像；而弱束暗场像是 在双光束的条件下用g:3g的成像条件成像。
中心暗场像示意图
第三节 衍射衬度
三、衍射衬度的成像方式
实例
第三节 衍射衬度
➢图a和图c是奥氏体在 [011]晶带轴下的电子衍 射衍射花样； ➢图b是用物镜光阑直接 套住射斑以后成像得到 的明场像； ➢图d是在不倾转光路的 前提下，直接用物镜光 阑套住衍射花样中的一 个{200}衍射斑成像得到 的普通暗场像，由暗场 像可以看出，与衍射花 样对应的晶粒应该是变 亮的部分。
实例
第三节 衍射衬度
➢我们看到有两个晶 粒同时变亮，表明这 两个晶粒的位向应该 是比较接近的。 ➢另外需要指出来的 是，由于在进行明场 像和暗场像操作时， 并没有特意倾转到双 光束条件，因而所得 到的明场像和暗场像 的衬度并不完全互补。
第二章 衍射衬度理论和应用
1、衍射衬度理论
(1)消光距离的概念 晶体的（hkl）晶面处于精确布拉格位向，入射电子受到样品 原子的强烈散射，当波矢量为k的入射束到达样品的上表面，受到 晶体原子的相干散射，产生波矢量为k’的衍射束。但此上表面附 近，参与散射的原子或晶胞数量有限，衍射强度很小。随电子波 在晶体内深度方向的传播，透射波强度不断减弱，使衍射波强度 不断增强（忽略吸收效应）。到一定深度时，透射波振幅为零， 全部能量转移到衍射波，使之为最强。 同时，衍射波和该晶面也处于精确布拉格位向，衍射波也要 发生二次衍射，方向与透射波一致。则又会使透射波逐渐增强， 衍射波逐渐变弱。 由于这种动力学相互作用，透射波强度和衍射波强度在深度 方向上形成周期振荡，振荡的周期为消光距离。
z
0 z sin 2
g z sin
2
2
exp 2i (1) z cos 2
2
exp 2i ( 2 ) z
cos
2
exp 2i (1) z sin
2
cos
2
exp 2i ( 2 ) z
（8）
代入，求出衍射束强度
Ig
2 sin 2 st 2 g s 2
这正是运动学的情况，运动学只是动力学的一个特例。
布洛赫波
将公式（8）中的四项重新组合成以下两只波， 即布洛赫波 ：
B (1) z sin 2 B ( 2 ) z cos 2
z
cos exp 2i z 2 2 2 exp 2i z sin cos exp 2i z 2 2 2
倒易点阵
倒易点阵:晶体点阵结构与其电子衍射斑点之间可以通过另外一个假想的点阵很好地联系起来，这就是~零层倒易截面：电子束沿晶带轴的反向入射时，通过原点的倒易平面只有一个，我们把这个二维平面叫做~消光距离：透射束或衍射束在动力学相互作用的结果，在晶体深度方向上发生周期性的振荡，这种振荡的深度周期叫做~明场像：通过衍射成像原理成像时，让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉形成的图像称为明场像。
暗场像：通过衍射成像原理成像时，让衍射束通过物镜光阑而把透射束挡掉形成的图像称为暗场像。
衍射衬度：由于样品中不同位向的晶体的衍射条件不同而造成的衬度差别叫~质厚衬度：是建立在非晶体样品中原子对入射电子的散射和透射电子显微镜小孔径角成像基础上的成像原理，是解释非晶态样品电子显微图像衬度的理论依据。
二次电子：在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子叫~吸收电子：入射电子进入样品后，经多次非弹性散射能量损失殆尽，然后被样品吸收的电子。
透射电子：如果被分析的样品很薄，那么就会有一部分入射电子穿过薄样品而成为透射电子。
结构消光：当Fhkl=0时，即使满足布拉格定律，也没有衍射束产生，因为每个晶胞内原子散射波的合成振幅为零。
这叫做~分辨率：是指成像物体（试样）上能分辨出来的两个物点间的最小距离。
焦点：一束平行于主轴的入射电子束通过电磁透镜时将被聚焦在轴线上一点。
焦长：透镜像平面允许的轴向偏差.景深：透镜物平面允许的轴向偏差.磁转角：电子束在镜筒中是按螺旋线轨迹前进的，衍射斑点到物镜的而一次像之间有一段距离，电子通过这段距离时会转过一定的角度.电磁透镜：透射电子显微镜中用磁场来使电子波聚焦成像的装置。
透射电子显微镜：是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率，高放大倍数的电子光学仪器。
弹性散射：当一个电子穿透非晶体薄样品时，将与样品发生相互作用，或与原子核相互作用，或与核外电子相互作用，由于电子的质量比原子核小得多，所以原子核入射电子的散射作用，一般只引来电子改变运动方向，而能量没有变化，这种散射叫做弹性散射。
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第三节 衍射衬度
四、明场像和暗场像的衬度问题
3. 明场像衬度
假设入射电子束的总的强度为I0, 双光束下成像时，如 果透射束的强度和衍射束的强度分别用IT和Id来表示的话 ，则有： Id +IT＝ I0
由上式可以看出，在理想的双光束条件下，明暗场强度 是互补的。也就是在明场下亮的衬度，在暗场下应该是 暗了，反之亦然。 需要指出来的是，在非双光束条件下，比如存在多个衍 射斑点的情况下，用任意斑点所成的暗场像与明场像显 然不会是完全互补的。
中心暗场像示意图
第三节 衍射衬度
三、衍射衬度的成像方式
第三节 衍射衬度
实例
图a和图c是奥氏体在 [011]晶带轴下的电子衍 射衍射花样； 图b是用物镜光阑直接 套住射斑以后成像得到 的明场像； 图d是在不倾转光路的 前提下，直接用物镜光 阑套住衍射花样中的一 个{200}衍射斑成像得到 的普通暗场像，由暗场 像可以看出，与衍射花 样对应的晶粒应该是变 亮的部分。
第二节 四种衬度
二、四种衬度
4.原子序数衬度 每一个被照明的原子柱的强度与热漫反射散射截 面δTDS直接相关。
TDS
detector
f 2 ( s )[1 exp( 2 Ms 2 )]d 2 s
式中：f（s）原子对于弹性散射的波形系数，同原子序 数成正比；s=θ/2λ，θ为散射角，λ为电子波长； M：debye-Waller因子，定义为原子的均方热振动振幅。
Al-Cu-Li 合金中的T1析出物的高分辨图像
第二节 四种衬度
二、四种衬度 4.原子序数衬度
原子序数衬度（Z contrast）：衬度正比于Z2.在 原子序数衬度中同时包含相位衬度和振幅衬度的贡 献。
原子序数衬度的产生基于扫描 透射电子显微术（Annulardark-field Scanning transmission electron microscopy,STEM)。 STEM 是将扫描附件加于TEM上， STEM的像来源于当精细聚焦束 （＜0.2nm）扫描样品时，逐一 照射每个原子柱，在环形探测器 上产生强度的变化图，从而提供 原子分辨水平的图像。
普通暗场像示意图
第三节 衍射衬度
三、衍射衬度的成像方式
2.暗场像
B、中心暗场像 为了消除物镜球差的影响，借助于偏转线 圈倾转入射束，使衍射束与光轴平行，然后 用物镜光阑套住位于中心的衍射斑所成的的 暗场像称之为中心暗场像； 中心暗场像能够得到较好的衬度的同时， 还能保证图像的分辨率不会因为球差而变差。 C、弱束暗场像 弱束暗场像严格地讲也是属于中心暗场像； 所不同的是：中心暗场像是在双光束条件 下用g:-g的成像条件成像；而弱束暗场像是 在双光束的条件下用g:3g的成像条件成像。
降低电压V，能提供高质量的衬度。
第二节 四种衬度
二、四种衬度
1.质厚衬度（Mass-thickness contrast）：由于 试样各处组成物质的原子种类不同和厚度不同造成 的衬度。
Fig.5. TEM images of the different catalysts:Pt/HCNP–N.
第二节 四种衬度
二、四种衬度
透射电镜中按成像的机制不同，可以将衬度像分 为四种：
1. 质厚衬度
2. 衍射衬度 3. 相位衬度 4. 原子序数衬度
第二节 四种衬度
二、四种衬度
1.质厚衬度（Mass-thickness contrast）：由于 试样各处组成物质的原子种类不同和厚度不同造成 的衬度。
① 衍衬成像是单束、无干涉成像，得到的并不是样品的真实 像，但是，衍射衬度像上衬度分布反映了样品出射面各点 处成像束的强度分布，它是入射电子波与样品的物质波交 互作用后的结果，携带了晶体散射体内部的结构信息，特 别是缺陷引起的衬度； ② 衍衬成像对晶体的不完整性非常敏感；
③ 衍衬成像所显示的材料结构的细节，对取向也是敏感的；
第二节 四种衬度
二、四种衬度
4.原子序数衬度 电子束是精确聚焦和高度汇聚的，每个衍射点实 际是个盘。
环形暗场探测器收集很高角度的衍射盘，角度大 于35-100mrad。
当探测高角度散射信号时，探测器上的强度主要 来自声子散射项，即热漫反射（Thermal diffusion scattering，TDS）。 每一个被照明的原子柱的强度与热漫反射散射截 面δTDS直接相关。
衍射衬度（Diffraction contrast）：由于晶体满足 布拉格反射条件程度不同而 形成的衍射强度差异。
Al-Cu合金的衍射衬度明场像
第二节 四种衬度
二、四种衬度
3.相位衬度
以上两种衬度像发生在较厚的样品中，透射束的振幅 发生变化，因而透射波的强度发生了变化，产生了衬度。
当在极薄的样品（小于10nm）的条件下，不同样品部 位的散射差别很小，或者说在样品各点散射后的电子基 本上不改变方向和振幅，因而无论衍射或质厚衬度都无 法显示。
也可以使在成明场像时，除了使 透射束通过以外，也可以让部分靠 近中间的射束也通过光阑，这样 得到的明场像背景比较明亮。
明场像示意图
第三节 衍射衬度
三、衍射衬度的成像方式
2.暗场像
仅让衍射束通过物镜光阑参 与成像得到的衍衬像称之为暗 场像。 暗场像又可以分为一般暗场 像、中心暗场像和弱束暗场像 等。 A、一般暗场像 不倾转光路，用物镜光阑直接 套住衍射斑所得到的暗场像， 就是一般暗场像。
振幅衬度：质厚衬度和衍射衬度。 ＞10 nm 振幅衬度为主 试样 ＜10 nm 相位衬度为主
第三节 衍射衬度
一、衍射衬度的来源
衍射衬度是一种振幅衬度，它是电子波在样品下表面强度 （振幅）差异的反映，衍射衬度来源主要有以下几种： ①两个晶粒的取向差异使它们偏离布拉格衍射的程度不同而 形成的衬度；
②缺陷或应变场的存在，使晶体的局部产生畸变，从而使其 布拉格条件改变而形成的衬度；
③ 具有一定的强度。
第一节 薄膜样品的制备方法
• 薄膜样品制备步骤： ① 切取：切取薄块（厚度<0.5mm） ② 预减薄：用机械研磨、化学抛光、电解抛光减 薄成“薄片”（0.1mm） ③ 终减薄：用电解抛光、离子轰击减薄成“薄膜 ”（<500nm） • 避免引起组织结构变化，不用或少用机械方法。 终减薄时去除损伤层。
双光束衍射几何 示意图
第三节 衍射衬度
四、明场像和暗场像的衬度问题
2. 操作反射 在用双光束成像时，参与成像的衍射斑除了透射 斑以外，只有衍射斑hkl， 因此无论是在明场成像还是暗场成像时，如果该 衍射斑参与了成像，则图像上的衬度在理论上来讲 就与该衍射斑有非常密切的关系，所以我们经常将 该衍射斑称为操作反射，记为ghkl.
STEM提供了原子序数衬度，衬度比例于原子序的平方。
第二节 四种衬度
二、四种衬度
透射电镜中按成像的机制不同，可以将衬度像分为四种： 质厚衬度（Mass-thickness contrast）：由于材料的质 量厚度差异造成的透射束强度的差异而产生的衬度。（主 要用于非晶材料） 衍射衬度（Diffraction contrast）：由于试样各部分 满足布拉格条件的程度不同以及结构振幅不同而产生的。 （主要用于晶体材料） 相位衬度（Phase contrast）：试样内部各点对入射电 子作用不同，导致它们在试样出口表面上相位不一，经放 大它们重新组合，使相位差转换成强度差而形成的。 原子序数衬度（Z contrast）：衬度正比于Z2 。在原子 序数衬度中同时包含相位衬度和振幅衬度的贡献。
但在一个原子尺度范围内，电子在距原子核不同地方 经过时，散射后的电子能量会有10-20eV的变化，从而 引起频率和波长的变化，并引起相位差别。
第二节 四种衬度
二、四种衬度
相位衬度（Phase contrast） ：试样内部各点对 入射电子作用不同，导致它们在试样出口表面上相 位不一，经放大它们重新组合，使相位差转换成强 度差而形成的。
1.双光束条件
假设电子束穿过样品后，除了透射束以外，只存在一束较强 的衍射束精确地符合布拉格条件，而其它的衍射束都大大偏离 布拉格条件。 作为结果，衍射花样中除了透射斑以外， 只有一个衍射斑的强度较大，其它的衍射 斑强度基本上可以忽略，这种情况就是所 谓的双光束条件。 反映在衍射几何条件中就是晶体的倒易点 阵中，只有一个倒易阵点与反射球相交， 其它的阵点都与反射球相去甚远。 由衍射的尺寸效应可知，双光束条件应该 在试样较厚的地方比较容易实现。
第三节 衍射衬度
四、明场像和暗场像的衬度问题
3. 明场像衬度
假设入射电子束的总的强度为I0, 双光束下成像时，如 果透射束的强度和衍射束的强度分别用IT和Id来表示的话 ，则有： Id +IT＝ I0
第三节 衍射衬度
四、明场像和暗场像的衬度问题
3. 明场像衬度
• 假设样品中A部分完全不满足衍 射条件，而样品B只有(hkl)面满 足衍射条件（双光束条件）。 • 则在明场下，A部分的像的单位 强度为：IA=I0,而B部分的像的单 位强度则为: IB＝I0-Ihkl. • 以A晶粒的亮度为背景强度，则B 晶粒的衬度可以表示为：
第九章 电子显微衬度像 第一节薄膜样品的制备方法 第二节 四种衬度
第三节 衍射衬度
第一节 薄膜样品的制备方法
晶体薄膜法
• 块状材料多采用此方法。
• 通过减薄制成对电子束透明的薄膜样品。
• 薄膜样品制备方法要求： ① 制备过程中不引起材料组织的变化。 ② 薄，避免薄膜内不同层次图像的重叠，干扰分 析。
第一节 薄膜样品的制备方法
终减薄方法：
双喷式电解抛光减薄 离子减薄
第二节 四种衬度
一、衬度的定义
透射电镜中，所有的显微像都是衬度像。 衬度：相邻部分的电子束强度差，
衬度C大小用下式表示： I 1 I 2 I C I2 I2