蓝莓口香糖
第23楼2009/01/23
大家说了这么多,有点乱,我把几个问题集中说。
如果电子衍射中有多重衍射导致002出现,这个信息会参与成像,高分辨的FFT中肯定有002。这跟FFT中能看到莫瑞纹的频率是同样的情况。
g和-g的干涉会造成2g周期的出现,这个是可能的。对称三束晶格条纹像就是这么做的,而且图像上的确出现2g的周期(不过有点遗憾,我现在没有条件验证这种像的FFT是什么样子)。但是对于Si,不存在001,所以FFT中的002应该不是001干涉的结果。
图像作为电子衍射卷积的逆傅立叶变换,这个是没问题的。傅氏变换可逆。如果从像平面继续做一个FFT,应该能完美再现电子衍射的情况。换句话说,如果最初的电子衍射很小心地避免了多重衍射导致的002,那么现在这个再现的衍射里也绝对不会有002。
但是,我们实际上不是从像平面做傅氏变换,我们只是从图像做变换。这当中出现了相位的变化。所以得到的变换谱跟当初的电子衍射就不等同了。里面出现的一些东西也不能完全回溯到电子衍射去找根源。但是回溯到图像本身是没有问题的。
从现在开始,以下都假设电子衍射中已经避免了002,得到图像后,在FFT里面002仍然会出现。这个是容易验证的。这个002是怎么来的?会不会是其它g矢量干涉的结果(电子衍射中多重散射造成的002其实就是1-11和-111干涉出来的)?这应该不太可能。因为从图像出发的FFT过程没有厚度的影响,是一种二维光栅的变换。
所以,后出现的这个002的来源一定在图像本身,也就是说图像里的基本周期是002。对照Si的[110]投影,我们可以看出来,它在001方向的基本晶面间隔是004。但是在目前的高分辨照片里,哑铃结构没有很好地分开。普通电镜拍的照片跟通常的fcc结构一样,出现002是再正常不过的。像差矫正后的照片,如果分辨率足够高,峰分离比较好,应该没有002。但目前看到的实例都还是有,我觉得原因可能是这些照片拍摄的时候没有避免多重散射(前面说了,我们现在不考虑这个情况)。
总结一下,我的解释是这样的:电子波被样品散射后,在合适的条件下,电子衍射中没有出现002,在物镜像平面上,由于分辨率不够造成哑铃结构的振幅只出现一个峰。这个时候,如果只从振幅的空间分布来看,004的基本周期被002代替了。但是,从物镜像平面上,各点的电子波会继续传播,当到达中间镜后焦面的时候,电子衍射被重现,这个衍射跟物镜后焦面的衍射是一样的,没有002,尽管在前面成像的时候哑铃结构没有被区分开,这其实就是保留相位的电子波相互干涉的结果。
我们现在做图片FFT相当于在物镜像平面上把电子波的相位改变了,然后让它继续传播,在中间镜的后焦面,自然不能保证看到跟物镜后焦面相同的信息。这个时候出现的002,不是来自最初的物镜后焦面电子衍射,而是来自物镜像平面的振幅。
我前面提出的4个问题,其实也是想说明这些东西。
蓝莓口香糖
第25楼2009/01/25
只要有相干波存在,就会相互有干涉。从物平面到像平面的任何一点都存在波的干涉。最常说到的是后焦面和像平面,是因为这两个面上的干涉结果很特殊,对我们最有用。在其它位置的面上,也同样有干涉,只是信息不比较混乱。我们做实验的时候,改变衍射聚焦,看到衍射点变成有图像的圆盘,就是看到的干涉结果在不同平面上的变化。
说到111干涉出现002,其实是另一个意思。那是电子波在晶体里传播产生的问题。也属于干涉现象,但是解释起来就复杂了。所以如果最初的电子衍射不含002,在FFT中选{111}不会干涉出002。因为没有样品厚度的影响,不存在晶体内的干涉。
我不知道你是不是指的这个问题。
iamikaruk
第26楼2009/01/25
我说的不是你提到的那两个意思,而是说成像瞬间的干涉过程(一种很奇特的量子效应)。从模拟就可以看到,如果在模拟中仅套住<111>系列衍射点,那么可以排除掉本征的[002]衍射。但是最终的图像FFT仍然会有[002],这个[002]衍射点就是由于<111>干涉的结果。从语言上比较难以表达这个干涉的过程,陈江华和Van Dyck 04年的Ultramicroscopy的一篇文章有具体而完全的成像推导,应该可以表达干涉的意思。我们常见的弱相位体近似,是中心束和衍射束干涉的结果,现在讨论的是很多时候忽略的衍射束与衍射束干涉结果。这种干涉不涉及任何电子在晶体中传播,或者是从后焦面到像平面传播的过程,而是一个突然就在那里的过程,呵呵。
蓝莓口香糖
第30楼2009/01/30
我没用过NCEMSS,不知道里面的FFT过程是怎样的。DM里给出的两张图的FFT结果很接近,只是4nm图片的衬度更高,黑色区域出现了一个平台,定性结果一样。弱相位体近似肯定是不完美的,衍射束之间的干涉也肯定存在,但是弱相位体近似被用了很多年并且能给出很好的结果,说明它跟传统高分辨成像过程还是很接近的。如果必须用衍射束干涉来解释002面的存在,我觉得这个概念一定很早就在各种理论和计算中强调出来了。不太可能图像明摆着有这个东西,大家在解释的时候却把它忽略掉。
你再模拟个不带光栏的超高分辨率的图像好不好?比如像差极其小,晶体比较薄,图像越接近理想原子投影越好。还有,那个完整成像理论在哪里能查到?