24. Виды контраста в пэм. Контраст дефектов кристалла

При смещении атомов кристаллического образца от их положений в решетке из-за поля напряжений, вызванного дефектом в кристалле, условия дифракции меняются. Это может оказаться контрастом на изображении, как светлопольном, так и темнопольном, в зависимости от используемого пучка.

Примерами плоских дефектов служат дефекты упаковки и границы зерен. Плоскость дефекта упаковки делит кристалл на две части, сдвинутые на некоторый вектор. Интерференция двух пучков, дифрагировавших на разных частях кристалла, вызвана набегом фазы и приводит к появлению полос, параллельных пересечению плоскости дефекта с поверхностью образца. Помимо этого, при переходе через границу зерен или кристаллических фаз структура изменяется. Условия дифракции не остаются одинаковы по разные стороны от границы. Если граница наклонена, одно зерно может приводить к сильной дифракции, дающей полосы толщины, а другое – давать слабый контраст. Если же оба зерна приводят к сильной дифракции, то получается интерференция двух наборов полос, дающая муаровые полосы, расстояние между которыми отличается от межплоскостных расстояний.

Дислокация является примером линейного дефекта. Даже если кристалл не находится в брэгговских условиях, но есть дислокация одного из двух возможных ее видов: краевая или винтовая, то в ядре дислокации плоскости решетки настолько сильно изогнуты, что дифракция будет происходить на отдельных узлах. Это приведет к тому, что на светлопольном изображении ядро дислокации проявится в виде темных линий.

Трехмерные дефекты – это наполнители, или лакуны, и поры. Некогерентные наполнители демонстрируют контрасты дифракции и уплотнений, вызванные разницей в ориентации, структурном факторе или плотности по сравнению с матрицей. Когерентные же наполнители из-за набега фазы между двумя брэгговскими рефлексами могут давать муаровые полосы. Кроме того, когерентные и полукогерентные наполнители могут деформировать матрицу, давая контраст, похожий на тот, что наблюдается в случае дислокаций. Поры дают некоторый контраст уплотнений, на котором они выглядят более светлыми. Если лакуна имеет граненную форму, то эффективно она дает изменения в толщине, а с ними и полосы толщины. Пора окажется затемнена на светлых полосах толщины и наоборот.

25. Виды контраста в пэм. Фазовый контраст: съемка решетки

Фазовый контраст возникает из-за разницы фаз электронов, формирующих изображение, и их интерференции. Он присутствует практически на всех ПЭМ-изображениях, но особенно хорошо различим в виде пятнистого фона при большом увеличении. Фазовый контраст используется для атомного разрешения изображения решетки. Образец ориентируют перпендикулярно к оси главной кристаллографической зоны и так, чтобы через апертуру объектива проходили два пучка: недифрагировавший и дифрагировавший. Интерферирующие пучки воспроизводят периодичность объекта: наблюдается однозначное соответствие между наблюдаемыми полосами и плоскостями решетки. Если удается поймать в апертуру объектива несколько пучков, то наблюдают некоторое количество пересекающихся полос в местах, соответствующих спроецированной стопки атомов, в результате чего наблюдаются пятна, по которым можно зарегистрировать структуру (двумерная проекция атомной структуры).