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主题：【讨论】关于菊池线和衍射斑点的问题

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xiong
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发表于：2009/12/07 15:43:04 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
为什么改变晶体取向不大的时候，衍射斑点的位置没有移动，而菊池线的位置会发生明显的移动？它们的形成原理都是满足布拉格衍射吧，这种差别是什么造成的，请高人解释一下谢谢！
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2009/12/7 16:11:14 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
主要是因为衍射斑点只对应二维的信息，样品稍微改变取向，Ewald球仍能截到衍射斑点拉长倒易杆，此时在衍射斑中只能看到亮度对称性的变化，各个倒易矢量的长度及夹角几乎不变。而菊池线是衍射面扩展延长与荧光屏的截线，对样品取向的变化很敏感。样品一旦转动，面转动，其对应的菊池线就会转动。
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longwood
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2009/12/7 20:23:16 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
因为出现衍射点不一定要严格满足布拉格条件，有点偏离也没问题，衍射点还是会出现，只是强度稍有变化，偏离角度小的话肉眼不一定能看出来这个变化。

菊池线就不同了。因为菊池线经历了两次散射。第一次非弹散射，会在前向束周围形成一个向各个角方向弥散的分布，中心在前向束。理论上这个弥散分布中的电子都可能有第二次的弹性散射，但是很显然只有某个特定方向才能符合布拉格角，这个方向上的再次的弹性散射更强，弥散的背景上出现暗线，对应另外一边出现亮线。

所以我觉得主要原因是，菊池线的形成相当于入射的电子有一定的角分布，从当中选一个角度满足布拉格反射条件，而这个角度又是由晶体取向决定的，所以菊池线会跟着晶体取向跑。而恰恰菊池线中这个符合布拉格反射的电子强度又是和一个相对较暗的非弹散射的背景相比较，所以比较容易观察到。

与此相对应，普通的衍射电子入射的方向只有一个，晶体偏离布拉格取向只能反应在衍射束强度的变化，而不是位置，而这个强度变化又不太能观察到。当然为什么偏离了布拉格取向，仍然有衍射出现，只是衍射的强度稍微变弱，主要原因是TEM中用的是薄样品，所以有形状效应，有限的实空间的尺度会导致倒空间的点有一定的拉伸。

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蓝莓口香糖
drizzlemiao
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2009/12/7 21:14:57 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
我的理解是两种情况下引起移动的“原因”不同。对于衍射点，转动晶体的时候，照明条件不变，倒易晶格原点不动，倒易晶格转动，相应的倒易杆在埃瓦德球面滑动的距离近似是s*dA。s是偏离矢量，dA是晶体转动的角度。


对于菊池线，产生原理templus已经解释了。这个时候，因为发生的是二次衍射，所以实际的照明光源不是最初的电子束，而可以理解为第一次散射后的那些电子。能产生暗线和亮线的是那些散射角符合布拉格定律最好的那些电子。当晶体转动后，一次散射后的电子空间分布不变，但是能最好符合布拉格定律发生二次散射的那部分电子变了，它们具有不同的一次散射角。从菊池线的原理图可以看出，正是这个一次散射角决定了暗线和亮线的位置。


如果把菊池线跟倒易晶格作类比，那么暗线相当于零点，亮线相当于衍射点。但是对于菊池线，这个零点是随一次散射角的不同而移动的。在TEM里什么原因能造成衍射零点移动？——光束倾斜。所以，衍射点移动的原因就是晶体转动，而菊池线移动的原因实际上是“光束倾斜”。如果做过暗场像，应该知道倾斜光束造成的衍射谱的水平移动是明显的。


当晶体转动dA之后，菊池线在埃瓦德球面滑过的距离近似为dA*r，r是球面半径。r和s相差巨大，所以菊池线移动更明显。

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xiong
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2009/12/10 22:00:50 地毯 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
谢谢各位了的回答了，楼上的解释非常详细。
请问你所说的倒易杆在埃瓦德球面滑动的距离近似是s*dA，菊池线在埃瓦德球面滑过的距离近似为dA*r， 那么从图中怎么看呢，能否给出图示？综上分析你认为的实际上衍射斑点和菊池线都会移动，只是衍射斑点的移动距离非常小，是这样吧
还有爱瓦尔德球的球心一般在哪呢？半径为1/λ那么这是一个非常大的量级,为什么通常教科书画图都是把球心选在样品上。
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蓝莓口香糖
drizzlemiao
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2009/12/10 22:34:55 地板 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
衍射点确实应该有微小移动，但是因为很小，所以通常忽略掉了。有些人做很严格的测量的时候，不是把衍射转到正带轴，而是转到稍微偏离带轴，让球面跟倒易晶格相截出现一个圆环，测量环上的衍射点。不过，这样做是否有明显的优势我没有自己验证过，可能测量误差本身已经超过了两种操作方法本身的精度差异。
埃瓦德球的球心就是在样品上，这是由衍射几何决定的。至于dA*r，这个非常简单，一个长度r的线段，绕一端转动dA，如果dA很小，那另一端划过的距离自然就是dA*r。这两个数值是我从草图上粗略估算的，可能和严格的计算结果有出入，但是我想不会有数量级的差别。
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xiong
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2009/12/11 15:29:40 6楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
谢谢了！昨天我问老师他也说这个问题的确有些复杂，菊池线衍射也有不严格满足布拉格衍射的部分，但是这种偏差掩盖在背底中了，因此我们看到的那一对菊池线是严格满足布拉格衍射产生的，因此对晶体转动比较敏感。总之这里面有很多动力学过程，还需要深入学习就会渐渐明白了吧呵呵。
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