主题：TEM中的三种衬度

原文由 gamexxp 发表:
波粒二象性是个伟大的理论!
高能电子既有波动性,所以衍射啊,高分辨相干像的衬度啊,都是体现高能电子的波动性,那么把电子束看成波,光学里面的大部分衍射散射理论都适合电子光学.可以把x射线里面的许多公式用过来.

同时,我们不要忘了， 电子束还是粒子流,它可以与样品的核外电子作用,同时还与原子核有很强的库仑作用.这个时候,传统的粒子碰撞理论可以用到这里.几个重要的概念如碰撞截面,自由程都来自气体碰撞理论.

所以，我觉得电子显微学是门很综合性的学科.大家学习光学,学习气体碰撞理论,对于理解电子束与样品作用过程有很大的帮助.

我们经常会看到非相干散射与相干散射,那是从波的角度来说的;当然还有弹性散射和非弹性散射,那是从粒子的角度来说的.一般大致来说,非相干散射是弹性散射,相干散射是非弹性散射.

(看会电视再来)

我们可以这样理解,弹性散射是电子与原子核弹性碰撞的结果,主要是作用库仑力;非弹性散射结果是入射电子损失了一部分能量.表现在空间的分布上,弹性散射的电子分布角度(与入射束的夹角)大一点,非弹性散射小点.显然,我们用什么用的探测器就可以得到什么样的信息,如果只想接收弹性散射电子,探测器要做成环型.1970年,Crewe等发明了环形探测器,但是他们当时的目的并不是收集弹性散射电子.后来剑桥大学的Howie提出了高角环型探测器的概念,扩大探测器内环洞的孔径,是探测器主要接收到是高角度电子,即弹性散射电子,所成的像是非相干的,衬度与原子序数即化学成分有关.可以证明,这种非相干像衬度大致与原子序数平方成正比,这种像叫Z衬度像,他不会象相干像那样随着式样厚度或者物镜焦距有很大的变化,不会出现像衬度反转.既然这样,人们自然会想,如果电镜分辨率足够高,得到高分辨或原子分辨率的的Z衬度像,那不是可以确定晶体中原子或原子列的成分?!!耶,上个世纪90年代以来,随着场发射枪的出现,使得到具有原子尺度并有极高亮度的电子束斑成为可能.
得到高分辨Z衬度像的两个必要条件原子尺度的高亮度电子束斑和高角环形探测器,Z衬度像也叫HAADF像(High Angle Angular Dark Field) .

从剑桥毕业的PennyCook等,给出了非相干Z衬度像的基本原理，以及实验上实现的方法！大家可参照的下面文章．

Z衬度像的理论与实际操作

有点不明白，这个周期性变化是怎么个函数形式呢？

原文由 templus 发表:
简单点就是说,同 非相干吸收的光学显微镜下的样品不一样,光被样品的吸收随着厚度的增加而单调递增.
但是相干电子束穿过样品时,除考虑与的一层的原子发生散射外,还要与第二,第三...层原子发生散射. 即使从运动学理论出发,考虑每层原子受到的入射波仍然是强度相同的平面波(一级波恩近似),但是被不同层原子散射的衍射波的强度不能单调相加,因为不同层散射波仍有位相关系, 所以最后的衍射波的叠加从幅度相位图来看,是随着散射层数的增加而呈周期性变化.

原文由 templus 发表:
差不多就是这样.从直接求解散射势的薛定萼方程来看,严格解的散射波同时出现在积分号的里面和外面,或者说是微分方程的两边,很困难.如果采用一级波恩近似,将积分号里的散射波用入射平面波代替,那么就很容易求出散射波.这时候的散射波的散射因子恰好是散射势的傅立叶变换,和夫朗和费衍射一样.
入射波是平面波代替,对表层原子无所谓,但是下层原子的入射波将不再是平面波,而是入射波和上层原子散射波的叠加,就不好处理了.因此运动学近似假设每个电子只能被散射一次 ,且散射很弱,衍射束将不会与入射束相互作用,每个原子入射波仍然是平面波.