XRD作业3 标准答案

发布 2020-04-15 22:49:28 阅读 6404

1. 理想透镜的成像过程可以用线性函数描绘,为什么实际透镜不能同样描绘?

答: 理想传递系统的物与像成比例,即样品出射波与图像波函数为t(k)=1,然而实际成像系图像将发生非比例变化。同时,实际透镜存在球差,相干电子束干涉得到相位衬度像,信息传递时非线性传递,记录图像的解释复杂,反映的信息不具有直观性。

答:理想透镜的成像过程可以用线性函数描绘,而实际不可以是因为对于实际透镜来说,我们现阶段所用的透镜都会存在球差的问题因此会产生附加的相位因子使实际波函数在传递过程中发生改变。

对于传递函数来说,影响传递函数成像的因素有:a. 光栅,有限物频带宽,b.

色差,电子波长变化会引起图像高空间频率部分的快速减弱,用包络线函数表示,效果等同于光栏作用。c.离焦,离焦的作用等同于对不同空间频率分波附加一个相位因子,附加相位大小正比于散射角。

d.球差 spherical aberration coefficient 球差cs造成高空间频率分波较大的光程差,形成附加相位因子。

2.解释阿贝成像原理。既然高频电子衍射束降低图像的质量,为何不能只收集低角度的电子束?降低高频电子衍射束传递质量的原因?

答:阿贝成像原理为:样品出射波可以分解为不同空间频率的子波,各子波在成像系统中独立传播,图像由透镜调制后的各个子波合成得到,图像质量取决于收集到的子波数目和透镜对各子波的传递质量。

因为图像质量取决于收集到的子波数目和透镜对各子波的传递质量,高角度的电子衍射束也影响着图像的质量,如果只收集低角度的电子束必然会造成样品信息丢失。

高频电子衍射束传递质量的下降的原因是,高频电子衍射束在传递过程中穿过电磁透镜时会产生很大的相差,参与合成图像时造成图像失真。

3. 在高分辨成像系统种,样品出射波经过傅立叶变换后,得到的结果是什么?此结果再进行反傅立叶变换得到什么?

答:在高分辨成像系统种,样品出射波经过傅立叶变换后,样品出射波之间衍射迭加,得到衍射束。然后 ,透镜将衍射电子束汇聚在透镜后焦面上。

将衍射电子束再进行反傅里叶变换的结果是将波合成图像。

4. 结合传递函数图像解释最佳欠焦条件为什么通常选在scherzer’s focus。如果选取200kv的电压成像, 电镜的球差系数cs=0.

7, 样品厚度50nm,请计算最佳欠焦条件。(以下公式中换算成纳米计算)

答:1)因为传递函数是**函数,散射到不同角度的电子束将会有不同的相位变化,将导致图像的明暗随散射角度改变。而离焦的作用相当于对不同空间频率分波附加一个相位因子,不同的离焦量δf下,传递函数图像改变,这一事实意味着同一观察区域的晶格像也会随着成像时离焦量的不同而展示出不同特征。

而在scherzer’s focus下,传递函数图像在较宽的空间频范围内有同样符号的sin数值,且变化平稳,能得到最大的图像衬度。

2)已知h=4.135×10-15 ev·s , cs=0.7mm, ek=200kev, me= 9.

109 × 10-31 kg, c= 2.998×108m/s ,=2.741×10-3nm

=-52.56nm

5. 高分辨电镜图像中显示的条纹或者亮暗分布是否就对应原子排列?为什么说得到的是晶格像,而不是原子像?

高分辨电镜图像中显示的条纹或亮暗分布不一定对应原子排列。对于晶格条纹,成像时的衍射条件是不确定的,要将拍摄的像与计算像(模拟像)对照得到晶体结构的信息(例如,暗的区域是否对应原子位置等)是困难的。对于一维结构相,它含有晶体结构的信息,与模拟像相对照,就能知道像的衬度与原子排列的对应关系。

从二维晶格像很难确定明亮的点是对应于原子位置还是对应于没有原子的位置。但是,对于已知结构(例如,层错等),就可以知道明亮的点是否对应于原子。

实际高分辨电子显微镜系统中存在相差而非线性系统,而电子穿过样品存在复杂过程散射,出射波不具有直观性,因此看不到原子像,而得到的是晶格像。

另一个好的答案:

答:(1)一般得到高分辨电子显微像与样品中的原子排列没有简单的对应关系。因为1)显微镜系统存在相差等缺陷使成像过程非线性;2)电子穿过样品存在复杂的散射过程,出射波不能直观反映样品原子排布。

2)由于成像条件(cs、λ、f)的原因,这些高分辨像无法正确地显示轻重原子列的位置。同时,由于透射束周围的衍射束对应的倒易矢量较短,相应的正空间周期结构单元的周期较大,因此,一般来说这种条件下获得的高分辨图像只能反应晶体周期性的结构特征,而不饿能反应晶体晶胞内原子尺度上的结构信息,这种高分辨像一般称为晶格像。

6. 高分辨电镜分析时如何控制用于成像的衍射束?如何得到一位晶格像?二维晶格像至少需要几个电子束参与成像?如何控制?

答:当只有透射束和一个强衍射束同时通过物镜光阑参加成像时,由于透射束和衍射束之间的干涉作用,两电子束干涉得到条纹像,就得到了一维晶格像。当有透射束和两个以上强衍射束参加成像时,多个电子束干涉得到晶格像,这时就可以得到二维晶格像。

因此,二维晶格像至少需要一个透射束和两个衍射束。通过控制物镜光阑的大小和位置就可以电子束的成像。

7. 获得晶格条纹像后是否可以从图像中解读原子排列和晶体结构?

答:不可以,晶格条纹像(lattice fringe)不要求对准晶带轴,在很宽的离焦条件和不同样品厚度下都可以观察到,图像中无法解读原子排列和晶体结构,不可模拟计算。

因此只能用于观察对象的尺寸、形态,区分晶态和非晶态区域。

8.要得到二维结构像,对样品有什么要求?

答:只有很薄的样品,在scherzerfocus附近成像才可以得到。

10. 如何得到样品出射波?

答:样品对入射电子波的调制,导致样品出射波函数中携带了样品原子排列信息。样品出射波经过物镜系统传递到像平面上,得到高分辨电子显微像(即样品出射波函数经过传递函数处理后得到像函数。

原因是入射电子束在经过样品时,由于样品的结构,晶格等内容,波函数会发生变化,因此,导致样品出射波函数中携带了样品原子排列信息。

XRD作业1 标准答案

一 电子束与样品作用。1 为什么电子显微分析方法在材料研究中非常有用?电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生各种物理信号,分析试样物质的微区形貌 晶体结构和化学组成。与其他的形貌 结构和化学组成分析方法相比,具有以下特点 1 具有在极高放大倍率下直接观察试样的形貌 结构和化学成分。2 为...

电大养生与保健3次作业标准答案

作者 日期 试卷 养生与保健第一次作业。第1大题 得40分 单选题。1.应得2 分,实得2分 能调节十二经脉气血,主生殖功能的经脉是 a.督脉 b.带脉 c.任脉 d.冲脉 正确答案 d.2.应得2 分,实得2分 三宝养生论中的 三宝 是指 a.精气神 b.气血津 c.心肝肾 d.神魂魄 正确答案 ...

药学导论作业参考标准答案答案

药学导考试整理。一 定义与概念。1 生命 生命是由核酸 蛋白质等生物大分子所组成的生物体不断进行着物质 信息和能量交换的一种综合运动形式。2 国家基本药物 是指中国城乡医疗卫生 防病治病 保健 计划生育等不可缺少的疗效确切 安全可靠 毒副反应较小,适合国情的首选药物。或者 国家基本药物是指能够满足基...