電子衍射分析方法應用

⑴ 電子衍射的方法

1、如表面科學中的低能電子衍射（LEED），主要應用於高取向晶體表面晶格的研究，比如畸變，吸附。
LEED結構也應用在透射電子顯微鏡（TEM）中，利用聚焦到很小光斑的電子束對納米結構中的局域有序做結構探測。
LEED只能夠作晶格類型分析，不能進行元素分析。
2、反射式高能電子衍射（RHEED），主要應用於分子束外延等設備的原位監測，能夠很好的反映表面晶格的平整度，觀測材料生長中的衍射強度及位置的振盪。
3、電子顯微鏡附件，主要是場發射掃描電子顯微鏡（FESEM），一般屬於附件，稱選區電子衍射（SAD），可以利用質能選擇器對反射電子作元素分析，能夠分析很小的區域元素組成，但結果較為粗糙。
電子衍射的原理可以參考XRD，觀測到的衍射花紋都是表面晶格的倒易格點，可能是一套，也可能是幾套。
一般，除了納米材料研究中在電鏡用電子衍射中常將衍射花紋作為晶格類型的佐證外，常規的LEED和RHEED並不作體材料三維晶格研究，而只用於表面晶格的判定，因為電子衍射一般只能反映晶格的二維表面結構，而不同晶體結構的晶體之間，它們的某一表面取向上它的對稱性及衍射斑點可能會完全一致。
電子衍射一般只用於測試二維晶體結構，無法簡單作三維體晶格判定，更無法單獨作元素判定。
所以你所說的ED測定晶格的說法是要注意的，ED很少或幾乎沒有單獨研究三維晶體結構。
電子衍射結構其實很簡單，簡單講就三個部件：
1、燈絲，用於產生電子
2、加速電壓，
⑴
電子加速電壓
（電壓大小要單獨可控）
⑵
xy平面內的轉向電壓
3、熒光屏，注意導電接地。
此外電子衍射還需要有一個超高真空腔體作為設備的基礎；
還要有一個位置可調的多維樣品架（樣品台）系統；
如果需要做衍射斑點位置亮度分析，還要有CCD圖像採集系統。

⑵ 分別從原理、衍射特點及應用方面比較X射線衍射和透射電鏡中的電子衍射在材料結構分析中的異同點。

簡單的說是這樣：
原理一樣，都是衍射；都具有倒易屬性，可以用爾瓦爾德作圖法形象的解釋衍射花樣的形成原理；
衍射路徑不同，所以衍射花樣不同；
電鏡中衍射誤差大於X射線。但電鏡可以實現形貌與結構的同步分析。

⑶ 在電子衍射實驗中若考慮相對論效應，則會對實驗結果有什麼影響

你好， 電子衍射實驗是曾榮獲諾貝爾獎金的重大近代物理實驗之一， 也是現代分析測試技術中，分析物質結構，特別是分析表面結構最重要的方法之一。現代晶體生長過程中， 用電子衍射方法進行監控， 也十分普遍。1927年Davsso和Germer首次實驗驗證了 De Broglie 關於微觀粒子具有波粒二象性的理論假說，奠定了現代量子物理學的實驗基礎。本實驗主要用於多晶體的電子衍射現象，測量運動電子的波長；驗證德布羅意關系。

中文名：電子衍射實驗
榮譽：榮獲諾貝爾獎金
實驗目的：驗證電子具有波動性的假設
實驗儀器：電子衍射，真空機組
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實驗目的

驗證電子具有波動性的假設；

了解電子衍射和電子衍射實驗對物理學發展的意義；

了解電子衍射在研究晶體結構中的應用；

實驗儀器

電子衍射，真空機組，復合真空計，數碼相機，微機

實驗原理

電子的波粒二象性
波在傳播過程中遇到障礙物時會繞過障礙物繼續傳播，在經典物理學中稱為波的衍射，光在傳播過程表現出波的衍射性，光還表現出干涉和偏振現象，表明光有波動性；光電效應揭示光與物質相互作用時表現出粒子性，其能量有一個不能連續分割的最小單元，即普朗克1900年首先作為一個基本假設提出來的普朗克關系

E為光子的能量，v為光的頻率，h為普朗克常數，光具有波粒二象性。電子在與電磁場相互作用時表現為粒子性，在另一些相互作用過程中是否會表現出波動性？德布羅意從光的波粒二象性得到啟發，在1923－1924年間提出電子具有波粒二象性的假設，

E為電子的能量，為電子的動量，為平面波的圓頻率，為平面波的波矢量，為約化普朗克常數；波矢量的大小與波長λ的關系為，稱為德布羅意關系。電子具有波粒二象性的假設，拉開了量子力學革命的序幕。

電子具有波動性假設的實驗驗證是電子的晶體衍射實驗。電子被電場加速後，電子的動能等於電子的電荷乘加速電壓，即考慮到高速運動的相對論效應，電子的動量由德布羅意關系得真空中的光速 ，電子的靜止質量 ，普朗克常數 ，當電子所受的加速電壓為V伏特，則電子的動能 ，電子的德布羅意波長，（1）

加速電壓為100伏特，電子的德布羅意波長為 。要觀測到電子波通過光柵的衍射花樣，光柵的光柵常數要做到 的數量級，這是不可能的。晶體中的原子規則排列起來構成晶格，晶格間距在 的數量級，要觀測電子波的衍射，可用晶體的晶格作為光柵。1927年戴維孫_革末用單晶體做實驗，湯姆遜用多晶體做實驗，均發現了電子在晶體上的衍射，實驗驗證了電子具有波動性的假設。

普朗克因為發現了能量子獲得1918年諾貝爾物理學獎；德布羅意提出電子具有波粒二象性的假設。導致薛定諤波動方程的建立，而獲得1929年諾貝爾物理學獎；戴維孫和湯姆遜因發現了電子在晶體上的衍射獲得1937年諾貝爾物理學獎。

由於電子具有波粒二象性，其德布意波長可在原子尺寸的數量級以下，而且電子束可以用電場或磁場來聚焦，用電子束和電子透鏡取代光束和光學透鏡，發展起分辨本領比光學顯微鏡高得多的電子顯微鏡。
希望能幫到你。

⑷ 有哪幾種電子衍射，說明各自的操作特點和基本應用

1）電子顯微鏡中主要有SAED選區電子衍射、μ-衍射、納米衍射、CBED會聚束衍射、EBSD背散射電子衍射五種電子衍射。 2）操作特點： ①SAED選區電子衍射採用TEM模式，利用μ級平行入射電子束照射試樣，通過物鏡像平面處的選區光闌選取特定區域做電子衍射，得到與選擇區域對應的電子衍射花樣。 ②μ-衍射採用STEM模式，利用μ級針狀入射電子束照射試樣的固定區域，無需光闌選擇成像區域，因此不存在選區衍射誤差。 ③納米衍射與μ-衍射類似，主要差別在於納米衍射的入射電子束為納米級，體積更細小，因此能夠對試樣的更微小區域進行分析。 ④CBED會聚束衍射採用STEM模式，入射束由平行束變為錐狀會聚束，並且後焦面處得到擴展的衍射斑點（圓盤狀），盤的大小與入射束的會聚角有關。因此伴隨著會聚角的變化，能夠獲得散射電子的信息，實驗過程中要避免透射盤與衍射盤相交。 ⑤EBSD背散射電子衍射是入射束打到試樣上形成的背散射電子發生衍射，形成衍射錐，最終獲得EBSD衍射花樣。

⑸ 電子衍射分析

電子束不是電磁波，而是物質波，但是它與X射線的性質類似，波長接近。1927年C.J.Davisson＆L.H.Germer在電子顯微鏡問世前就發現了電子衍射現象，其原理與X射線衍射的原理基本相同，所獲得的衍射花樣也很相似。電子衍射產生的花樣大多呈規則排列的點狀（單晶），有時也呈同心圓狀（多晶）。電子衍射與X射線衍射的區別是：①由於電子束波長更短，在同一張圖像上電子衍射所得到的信息比X射線衍射的信息多；②電子衍射的強度要比X射線衍射的強度大得多，適用於對晶體微粒、表面和薄膜進行分析。現在，在透射電鏡中插入一選區光闌便能獲得單晶的衍射花樣（請參閱本章第二節）。

電子背散射衍射（Electron Backscatter Diffraction，縮寫為EBSD）是20世紀70年代提出，80年代發展成為一種實用的測試手段，並推出商品器材的。電子背散射衍射得到的圖像稱為電子背散射花樣（Electron Backscatter Pattern，縮寫為EBSP）。

上述X射線衍射以及電子衍射的激發源都是平行光，而電子背散射衍射是電子束進入樣品後激發出的背散射電子以各個方向射向晶體後產生的。其花樣由黑白成對的線條組成，如圖5-9中熒光屏上所示，每個線條對應於一個面網。

圖5-9 電子背散射衍射部件示意圖

為了獲得電子背散射衍射花樣，必須在掃描電鏡中安裝EBSD部件（圖5-9）。樣品不能太薄，以便產生較多的背散射電子，通常製成光片，表面還須消除研磨和拋光產生的應力。安裝時使樣品表面與電子束成30°相交。

1993年以後生產的EBSD部件可以對衍射花樣自動檢索，進行物相鑒定，還可測定樣品中各個晶粒的取向，進行微織構測定（microtexture determination），獲得取向圖（orientation image）。

⑹ 多晶x射線衍射和多晶電子衍射花樣是如何形成的花樣 有何特徵各有何應用

電子衍射與x射線衍射一樣,遵從衍射產生的必然條件（布拉格方程+反射定律,衍射矢量方程或厄瓦爾德圖解等）和系統消光規律.但電子波是物質波,按入射電子能量的大小,電子衍射可分為高能電子衍射、低能電子衍射和反射式高能電子衍射,而x射線衍射是x射線照射樣品.

⑺ 電子衍射的種類

二維晶體點陣
如果我們把晶體結構分析局限於表面原子層，可以發現表層原子排列的規則不一定保持其內部三維點陣的連續性，即未必與內部平行的原子面相同（見晶體表面）。為了用電子衍射方法研究這種表層的二維結構，必須滿足以下兩個條件：①入射束波長足夠短，根據二維點陣衍射的布喇格方程，波長應小於點陣周期；②電子束的穿透和逸出深度限於表面幾個原子層。最能滿足上述要求的是利用低能（50～500eV）電子束和掠射角接近於零的高能（30～50keV）電子束作為表層結構分析的微探針，分別稱為低能電子衍射（lowenergyelectrondiffraction）和反射式高能電子衍射(）。
低能電子衍射
電子衍射一束低能量電子平行地入射樣品表面，在全部背向散射的電子中，約有1%為彈性背散射電子（能量與入射電子相同）。由於表面原子排列的點陣特性，這種電子的彈性相干散射將在接收陽極的熒光屏上顯示規則的斑點花樣。為了檢測低能電子的微弱信號，通常採用所謂後加速（post-acceleration）技術，由樣品表面背散射的電子在穿過和樣品同電位的柵極G1以後，才受到處於高電位的接收陽極的加速，並撞擊到熒光屏上產生可供觀察或記錄的衍射斑點。柵極G2比電子槍燈絲稍負，用以阻擋非彈性散射電子通過，降低花樣的背景。為了研究真正的表層結構，必須嚴格控制分析室內因殘余氣體吸附引起的污染，一般需保持10-9～10-10Torr（10-7～10-8Pa）的超高真空。
隨著表面科學的發展，低能電子衍射在研究表面結構、表面缺陷、氣相沉積表面膜的生成（如外延生長）、氧化膜的結構、氣體的吸附和催化過程等方面，得到了廣泛的應用。低能電子衍射常與俄歇電子譜儀（AES）、電子能譜化學分析儀（ESCA）等組合成多功能表面分析儀，因為它們在超高真空要求和被檢測電子信息的能量范圍等方面都比較接近。
低能電子衍射（LEED），是將能量為5～500eV范圍的單色電子入射於樣品表面，通過電子與晶體相互作用，一部分電子以相干散射的形式反射到真空中，所形成的衍射束進入可移動的接收器進行強度測量，或者再被加速至熒光
電子衍射屏，給出可觀察的衍射圖像[低能電子衍射儀簡圖]。圖中，第一柵接地，使衍射電子自由飛過樣品和柵之間的空間；第二柵加幾十伏負電壓，可濾去非彈性散射電子。熒光屏施加千伏高壓，使電子有足夠的能量激發熒光物質。由於物質對電子的散射比對X射線的散射強很多，使低能電子具有很高的表面靈敏度。雖然在1927年C.J.戴維孫和L.H.革末發現了LEED，但因多重散射帶來了技術上和理論上的復雜性，使低能衍射的實際應用推遲了40年。直到70年代以後，在超高真空技術發展的基礎上，才使此技術獲得新生。
低能電子衍射圖樣給出晶體表面倒易空間的晶網像，或者說直接給出晶體倒易點陣的一個二維截面（見表面結構），它可以在一個二維模型基礎上運用衍射的運動學理論加以解釋（見衍射動力學理論）。一個無限大的二維晶體，其倒易點陣是垂直於二維晶面的倒易棒所形成之陣列，如圖2[二維周期性結構衍射束的厄瓦耳球結構]所示。平行於此晶面的入射波矢k與散射波矢（k）之差等於此晶面的二維倒易點陣矢量G，即有（k）－k=G時，滿足衍射加強條件。故於圖2[二維周期性結構衍射束的厄瓦耳球結構]中以入射波矢k為半徑作一球（稱為厄瓦耳球），球與倒易棒的交點，即給出衍射束的波矢k。在相應的正空間中，衍射加強條件就是布格公式中、為二維平移矢量的長度。從衍射圖可以確定表面平移矢量a、b，研究各種類型的表面有序結構，給出相應的空間群（見表面結構）。
衍射強度分析是利用LEED確定表面單胞內原子位置的核心問題由於慢電子的動能與晶體中散射勢相近，通常處理高能電子衍射的運動學理論或修正的運動學理論不能用於低能電子衍射。理論計算與實驗數據的比較表明，分析低能電子在晶體中的行為，必須考慮晶體中原子、電子及聲子與它的相互作用，以及低能電子在晶體中所受的多重散射。將所有這些相互作用表示成為一個有效勢（），低能電子的哈密頓量即寫為待求的衍射強度等於本徵波函數的模的二次方||。現代低能電子衍射理論分析很多就是從多重散射格林函數方法出發，對具體散射過程作各種模型假設，發展了若干行之有效的方法，如KKR法、貝基T－矩陣法、重正化向前散射法、雙層法、鏈方法及其他微擾法。低能衍射技術已推廣到研究表面缺陷、二維相變，其理論分析方法也為其他的表面分析技術所借鑒。
低能電子衍射儀常與多種表面分析儀聯用，綜合地分析各種金屬、半導體的清潔表面與吸附表面的元素組成和表面原子結構。
反射式高能
如果採用30～50kV的電子槍加速電壓，電子波長范圍在0.00698～0.00536nm之間，用這樣能量的平行電子束以小於1°的掠射角入射樣品表面，即為反射式高能電子衍射。RHEED也能以與LEED相當的靈敏度檢測表面結構。
反射式高能電子衍射是一種研究晶體外延生長、精確測定表面結晶狀態以及表面氧化、還原過程等的有效分析手段。由於接收系統的改進，在多功能表面分析儀中RHEED和LEED都能進行,使表面結構的研究更為方便。

⑻ 求助：誰知道電子衍射研究的意義和國內的發展情況

電子衍射實驗對確立電子的波粒二象性和
建立量子力學起過重要作用.歷史上在認識
電子的波粒二象性之前,已經確立了光的波粒二象性.
電子背散射衍射系統(EBSD)是顯微分析領域最具活力和前景的亞微米級顯微分析技術手段。
它作為掃描電鏡上的一個附件,集顯微結構,顯微織構,相鑒定等多種功能於一身,
開辟了一個全新的科學領域:INCA Crystal
覆蓋了TEM和XRD的部分研究范圍,更重要的是,
可以進行許多TEM和XRD所不能完成的研究工作。
電子衍射圖在晶體學中的應用,薄晶體電子顯微學,
材料結構電子顯微分析,材料評價的高分辨,
電子顯微方法成為第一批證實德布羅意假說的實驗,
所以這是近代物理學發展史上一個重要實驗。

⑼ 電子衍射測定晶體結構的方法 （相關儀器，設備簡介）

目前電子衍射的設備很多，但都要依附於超高真空設備中，
簡單介紹幾種如下：
1、如表面科學中的低能電子衍射（LEED)，主要應用於高取向晶體表面晶格的研究，比如畸變，吸附。
LEED結構目前也應用在透射電子顯微鏡（TEM)中，利用聚焦到很小光斑的電子束對納米結構中的局域有序做結構探測。
LEED只能夠作晶格類型分析，不能進行元素分析。
2、反射式高能電子衍射（RHEED)，主要應用於分子束外延等設備的原位監測，能夠很好的反映表面晶格的平整度，觀測材料生長中的衍射強度及位置的振盪。
3、電子顯微鏡附件，主要是場發射掃描電子顯微鏡（FESEM)，一般屬於附件，稱選區電子衍射（SAD），可以利用質能選擇器對反射電子作元素分析，能夠分析很小的區域元素組成，但結果較為粗糙。
電子衍射的原理可以參考XRD，觀測到的衍射花紋都是表面晶格的倒易格點，可能是一套，也可能是幾套。
一般，除了納米材料研究中在電鏡用電子衍射中常將衍射花紋作為晶格類型的佐證外，常規的LEED和RHEED並不作體材料三維晶格研究，而只用於表面晶格的判定，因為電子衍射一般只能反映晶格的二維表面結構，而不同晶體結構的晶體之間，它們的某一表面取向上它的對稱性及衍射斑點可能會完全一致。
電子衍射一般只用於測試二維晶體結構，無法簡單作三維體晶格判定，更無法單獨作元素判定。
所以你所說的ED測定晶格的說法是要注意的，ED很少或幾乎沒有單獨研究三維晶體結構。
電子衍射結構其實很簡單，簡單講就三個部件：
1、燈絲，用於產生電子
2、加速電壓，
（1)
電子加速電壓
（電壓大小要單獨可控）
（2)
xy平面內的轉向電壓
3、熒光屏，注意導電接地。
此外電子衍射還需要有一個超高真空腔體作為設備的基礎；
還要有一個位置可調的多維樣品架（樣品台）系統；
如果需要做衍射斑點位置亮度分析，還要有CCD圖像採集系統。