TEM中的三种衬度

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