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第24楼2006/11/14
LaB6灯丝电镜做不了HAADF,电子束流强度不够,至少是肖脱基热场发射枪电镜才可。我所知道国内金属所,硅酸盐所,物理所,上海交大,西安交大,北航等单位装备了高角环扫暗场探测器。
(1)HAADF和HREM成像原理完全不同,我的理解大概两者是“互补”吧。HREM是相位衬度像,是相干成像。而HAADF是非相干成像,去处了相位的影响,当然HAADF中也包括了高阶衍射。两者的相位传递函数CTF完全不同,HREM在超过Schezer欠焦后衬度会反转,而HAADF的的CTF总是正值,所以HAADF像中的一个亮点总是对应样品中的一个原子柱,改变欠缴和厚度其衬度都不会反转。另外从理论上讲,HAADF的分辨率要高于HREM,HREM的分辨率是HAADF的三分之二。
(2)HAADF的像点强度可以看作物体势函数和电子束斑强度分布的卷积,HAADF分辨率基本取决与电子束斑的大小,而电子束斑大小由束斑形成系统(包括电子枪静电透镜,两级中间镜以及物镜前场)决定,物镜球差越小,则束斑尺寸也越小,HAADF分辨率也越高。同时,电子束斑尺寸也取决于欠焦值,欠缴值越大,则电子束斑强度分布的中心斑点尺寸就减小,意味着HAADF分辨率提高,但同时,中心斑点周围会出现晕环,会在HAADF中引入假象,所以一般认为Schezer欠缴也是HAADF的最佳欠缴条件。但也有人通过计算表明,Mory 条件下的欠缴是HAADF的最佳欠缴值。最后,聚光镜光栏大小也对电子束斑的大小有影响。最佳的光栏尺寸由Gaussian聚焦条件下,非晶Ronchigram花样中心圆盘的大小决定。
(3)HAADF的像点强度不完全和原子柱中的平均原子序数Z的平方成正比,只有在HAADF探测器的内环孔径角大于180度,也就是Rutherford背散射条件下,Z的平方的关系才成立,一般应该是Z的1.7次方。HAADF像也应该尽量在薄区获取,因为随厚度增加,虽然像点的亮度会增加且衬度不反转,但同时背底噪声也快速增加,直到某个厚度,像点和背底的强度一样。HAADF像也有个类似临界厚度,超过此临界厚度后,电子束沿原子柱传播时会展宽到临近的原子柱,从而有可能在最终的HAADF像中引入假像。
(4)HAADF像应尽量在薄区获得。当原子柱中包含搀杂原子的时候,像的强度分析变的复杂。应通过模拟计算才能最终确定搀杂密度。
(4)在利用无慧差的光轴合轴以后,插入HAADF探测器,然后从Gaussian聚焦稍微欠缴,一般就应该得到高分辨HAADF像。另外当晶体取向不正的时候,利用点模式下插入聚光镜光栏后得到的CBED图,可以调节晶体取向。
HAADF成像原理相对简单,并且操作也不是很复杂(除了漂移及样品污染两个比较重要的问题)。由于HAADF像可以同时给出原子分辨率的结构及成份信息(如果再配备EELS和GIF系统则更完美),所以必将是以后电子显微学的研究热点。