{"id":1669,"date":"2019-05-22T02:47:38","date_gmt":"2019-05-22T02:47:38","guid":{"rendered":"http:\/\/www.meetyoucarbide.com\/single-post-the-science-of-high-resolution-electron-micro-graphs\/"},"modified":"2020-05-04T13:12:07","modified_gmt":"2020-05-04T13:12:07","slug":"the-science-of-high-resolution-electron-micro-graphs","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/the-science-of-high-resolution-electron-micro-graphs\/","title":{"rendered":"Die Wissenschaft der hochaufl\u00f6senden Elektronenmikrographen"},"content":{"rendered":"
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Die hochaufl\u00f6sende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM oder HREM) ist der Phasenkontrast (der Kontrast von hochaufl\u00f6senden elektronenmikroskopischen Bildern wird durch die Phasendifferenz zwischen der synthetisierten projizierten Welle und der gebeugten Welle gebildet. Sie wird als Phasenkontrast bezeichnet.) Mikroskopie, die ergibt eine atomare Anordnung der meisten kristallinen Materialien.<\/div>\n
Die hochaufl\u00f6sende Transmissionselektronenmikroskopie begann in den 1950er Jahren. 1956 beobachtete JWMenter direkt parallele Streifen von 12 \u00c5 Kupferphthalocyanin mit einer Aufl\u00f6sung von 8 \u00c5 Transmissionselektronenmikroskop und er\u00f6ffnete die hochaufl\u00f6sende Elektronenmikroskopie. Die T\u00fcr zur Operation. In den fr\u00fchen 1970er Jahren, 1971, verwendete Iijima Chengman ein TEM mit einer Aufl\u00f6sung von 3,5 \u00c5, um das Phasenkontrastbild von Ti2Nb10O29 aufzunehmen, und beobachtete direkt die Projektion der Atomgruppe entlang des einfallenden Elektronenstrahls. Gleichzeitig hat die Forschung zur hochaufl\u00f6senden Bildgebungstheorie und Analysetechnologie wichtige Fortschritte gemacht. In den 1970er und 1980er Jahren wurde die Elektronenmikroskoptechnologie kontinuierlich verbessert und die Aufl\u00f6sung erheblich verbessert. Im Allgemeinen konnte das gro\u00dfe TEM eine Kristallaufl\u00f6sung von 1,44 \u00c5 und eine Punktaufl\u00f6sung von 2 bis 3 \u00c5 garantieren. HRTEM kann nicht nur das Gitterstreifenbild beobachten, das den interplanaren Abstand widerspiegelt, sondern auch das Strukturbild der Anordnung von Atomen oder Gruppen in der Reaktionskristallstruktur. K\u00fcrzlich verwendete das Team von Professor David A. Muller an der Cornell University in den USA die laminierte Bildgebungstechnologie und einen unabh\u00e4ngig entwickelten Elektronenmikroskop-Pixelarray-Detektor, um eine r\u00e4umliche Aufl\u00f6sung von 0,39 \u00c5 unter Bildgebungsbedingungen mit niedriger Elektronenstrahlenergie zu erreichen.<\/div>\n
Gegenw\u00e4rtig sind Transmissionselektronenmikroskope im Allgemeinen in der Lage, HRTEM durchzuf\u00fchren. Diese Transmissionselektronenmikroskope werden in zwei Typen eingeteilt: hochaufl\u00f6send und analytisch. Das hochaufl\u00f6sende TEM ist mit einem hochaufl\u00f6senden Objektivpolst\u00fcck und einer Membrankombination ausgestattet, wodurch der Neigungswinkel des Probentisches klein wird, was zu einem kleineren sph\u00e4rischen Aberrationskoeffizienten des Objektivs f\u00fchrt. w\u00e4hrend das analytische TEM f\u00fcr verschiedene Analysen eine gr\u00f6\u00dfere Menge ben\u00f6tigt. Der Neigungswinkel des Probentisches, so dass der Objektivlinsen-Polschuh anders verwendet wird als der hochaufl\u00f6sende Typ, wodurch die Aufl\u00f6sung beeinflusst wird. Im Allgemeinen hat ein hochaufl\u00f6sendes TEM mit 200 kev eine Aufl\u00f6sung von 1,9 \u00c5, w\u00e4hrend ein analytisches TEM mit 200 kev eine Aufl\u00f6sung von 2,3 \u00c5 hat. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf das hochaufl\u00f6sende analytische TEM-Bild.<\/div>\n

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Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das optische Wegdiagramm des hochaufl\u00f6senden elektronenmikroskopischen Bildgebungsprozesses, wenn ein Elektronenstrahl mit einer bestimmten Wellenl\u00e4nge (\u03bb) auf einen Kristall mit einem Kristallebenenabstand d einf\u00e4llt, die Bragg-Bedingung (2dsin \u03b8) = \u03bb) erf\u00fcllt ist, wird eine gebeugte Welle unter einem Winkel (2\u03b8) erzeugt. Diese gebeugte Welle konvergiert auf der hinteren Brennebene der Objektivlinse, um einen Beugungsfleck zu bilden (in einem Elektronenmikroskop wird ein regelm\u00e4\u00dfiger Beugungsfleck, der auf der hinteren Brennebene gebildet wird, auf den Leuchtstoffschirm projiziert, bei dem es sich um ein sogenanntes Elektronenbeugungsmuster handelt ). Wenn sich die gebeugte Welle auf der hinteren Brennebene weiter vorw\u00e4rts bewegt, wird die gebeugte Welle synthetisiert, ein vergr\u00f6\u00dfertes Bild (elektronenmikroskopisches Bild) wird auf der Bildebene erzeugt und zwei oder mehr gro\u00dfe Objektivstopps k\u00f6nnen auf der hinteren Brennebene eingef\u00fcgt werden Flugzeug. Die Welleninterferenzbildgebung, die als hochaufl\u00f6sende Elektronenmikroskopie bezeichnet wird, wird als hochaufl\u00f6sendes elektronenmikroskopisches Bild (hochaufl\u00f6sendes mikroskopisches Bild) bezeichnet.<\/div>\n
Wie oben erw\u00e4hnt, ist das hochaufl\u00f6sende elektronenmikroskopische Bild ein phasenkontrastmikroskopisches Bild, das durch Durchleiten des durchgelassenen Strahls der Brennebene der Objektivlinse und der mehreren gebeugten Strahlen durch die Objektivpupille aufgrund ihrer Phasenkoh\u00e4renz erzeugt wird. Aufgrund des Unterschieds in der Anzahl der gebeugten Strahlen, die an der Bildgebung teilnehmen, werden hochaufl\u00f6sende Bilder mit unterschiedlichen Namen erhalten. Aufgrund der unterschiedlichen Beugungsbedingungen und Probendicke k\u00f6nnen hochaufl\u00f6sende elektronenmikroskopische Aufnahmen mit unterschiedlichen Strukturinformationen in f\u00fcnf Kategorien unterteilt werden: Gitterstreifen, eindimensionale Strukturbilder, zweidimensionale Gitterbilder (Einzelzellenbilder), zweidimensionale Strukturbild (atomares Bild: Kristallstrukturbild), spezielles Bild.<\/div>\n
Gitterstreifen: Wenn ein Transmissionsstrahl auf der hinteren Brennebene von der Objektivlinse ausgew\u00e4hlt wird und sich ein Beugungsstrahl gegenseitig st\u00f6rt, wird ein eindimensionales Streifenmuster mit einer periodischen \u00c4nderung der Intensit\u00e4t erhalten (wie durch das schwarze Dreieck in gezeigt) Fig. 2 (f)) Dies ist der Unterschied zwischen einem Gitterstreifen und einem Gitterbild und einem Strukturbild, bei dem der Elektronenstrahl nicht genau parallel zur Gitterebene sein muss. Tats\u00e4chlich werden bei der Beobachtung von Kristalliten, Niederschl\u00e4gen und dergleichen Gitterstreifen h\u00e4ufig durch Interferenz zwischen einer Projektionswelle und einer Beugungswelle erhalten. Wenn ein Elektronenbeugungsmuster einer Substanz wie Kristallite fotografiert wird, erscheint ein Anbetungsring, wie in (a) von Fig. 2 gezeigt.<\/div>\n

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Eindimensionales Strukturbild: Wenn die Probe eine bestimmte Neigung aufweist, so dass der Elektronenstrahl parallel zu einer bestimmten Kristallebene des Kristalls einf\u00e4llt, kann sie das in Fig. 2 (b) gezeigte eindimensionale Beugungsbeugungsmuster erf\u00fcllen ( symmetrische Verteilung in Bezug auf den Transmissionspunkt) Beugungsmuster). In diesem Beugungsmuster unterscheidet sich das hochaufl\u00f6sende Bild, das unter der optimalen Fokusbedingung aufgenommen wurde, von dem Gitterstreifen, und das eindimensionale Strukturbild enth\u00e4lt die Information der Kristallstruktur, dh das erhaltene eindimensionale Strukturbild, wie gezeigt in Fig. 3 (a Ein hochaufl\u00f6sendes eindimensionales Strukturbild des gezeigten supraleitenden Oxids auf Bi-Basis.<\/div>\n
Zweidimensionales Gitterbild: Wenn der Elektronenstrahl parallel zu einer bestimmten Kristallachse einf\u00e4llt, kann ein zweidimensionales Beugungsmuster erhalten werden (zweidimensionale symmetrische Verteilung in Bezug auf den zentralen Transmissionspunkt, gezeigt in Fig. 2 (c)). ). F\u00fcr ein solches Elektronenbeugungsmuster. In der N\u00e4he des Transmissionspunkts erscheint eine Beugungswelle, die die Kristalleinheitszelle reflektiert. In dem zweidimensionalen Bild, das durch die Interferenz zwischen der gebeugten Welle und der \u00fcbertragenen Welle erzeugt wird, kann ein zweidimensionales Gitterbild beobachtet werden, das die Einheitszelle zeigt, und dieses Bild enth\u00e4lt Informationen auf der Einheitszellenskala. Informationen, die keine atomare Skala (in atomare Anordnung) enthalten, dh ein zweidimensionales Gitterbild, sind jedoch ein zweidimensionales Gitterbild von einkristallinem Silizium, wie in Fig. 3 (d) gezeigt.<\/div>\n
Zweidimensionales Strukturbild: Es wird ein Beugungsmuster wie in Fig. 2 (d) gezeigt erhalten. Wenn ein hochaufl\u00f6sendes Elektronenmikroskopbild mit einem solchen Beugungsmuster beobachtet wird, ist die im hochaufl\u00f6senden Bild enthaltene Information auch umso gr\u00f6\u00dfer, je mehr Beugungswellen an der Abbildung beteiligt sind. Ein hochaufl\u00f6sendes zweidimensionales Strukturbild des supraleitenden Tl2Ba2CuO6-Oxids ist in Fig. 3 (e) gezeigt. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass die Beugung der Seite mit hoher Wellenl\u00e4nge mit h\u00f6herer Aufl\u00f6sungsgrenze des Elektronenmikroskops an der Abbildung der korrekten Strukturinformationen beteiligt ist und zum Hintergrund wird. Daher innerhalb des durch die Aufl\u00f6sung zul\u00e4ssigen Bereichs. Durch Abbildung mit so vielen gebeugten Wellen wie m\u00f6glich ist es m\u00f6glich, ein Bild zu erhalten, das die korrekte Information \u00fcber die Anordnung der Atome innerhalb der Einheitszelle enth\u00e4lt. Das Strukturbild kann nur in einem d\u00fcnnen Bereich beobachtet werden, der durch die proportionale Beziehung zwischen der an der Bildgebung beteiligten Welle und der Dicke der Probe angeregt wird.<\/div>\n

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Spezialbild: Auf dem Beugungsmuster der hinteren Brennebene w\u00e4hlt das Einf\u00fcgen der Apertur nur die spezifische Wellenabbildung aus, um das Bild des Kontrasts der spezifischen Strukturinformationen beobachten zu k\u00f6nnen. Ein typisches Beispiel daf\u00fcr ist eine geordnete Struktur wie. Das entsprechende Elektronenbeugungsmuster ist in Fig. 2 (e) als das Elektronenbeugungsmuster der Au, Cd-geordneten Legierung gezeigt. Die geordnete Struktur basiert auf einer fl\u00e4chenzentrierten kubischen Struktur, in der Cd-Atome der Reihe nach angeordnet sind. Fig. 2 (e) Elektronenbeugungsmuster sind bis auf die Grundgitterreflexionen der Indizes (020) und (008) schwach. Geordnete Gitterreflexion unter Verwendung der Objektivlinse zum Extrahieren der Grundgitterreflexion unter Verwendung von Transmissionswellen und geordneter Gitterreflexionsabbildung, nur Cd-Atome mit hellen oder dunklen Punkten wie hoher Aufl\u00f6sung, wie in 4 gezeigt.<\/div>\n

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Wie in 4 gezeigt, variiert das gezeigte hochaufl\u00f6sende Bild mit der Dicke der Probe nahe dem optimalen hochaufl\u00f6senden Unterfokus. Wenn wir ein hochaufl\u00f6sendes Bild erhalten, k\u00f6nnen wir daher nicht einfach sagen, was das hochaufl\u00f6sende Bild ist. Wir m\u00fcssen zuerst eine Computersimulation durchf\u00fchren, um die Struktur des Materials unter verschiedenen Dicken zu berechnen. Ein hochaufl\u00f6sendes Bild der Substanz. Eine Reihe von vom Computer berechneten hochaufl\u00f6senden Bildern wird mit den durch das Experiment erhaltenen hochaufl\u00f6senden Bildern verglichen, um die durch das Experiment erhaltenen hochaufl\u00f6senden Bilder zu bestimmen. Das in 5 gezeigte Computersimulationsbild wird mit dem durch das Experiment erhaltenen hochaufl\u00f6senden Bild verglichen.<\/div>\n

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High resolution transmission electron microscopy (HRTEM or HREM) is the phase contrast (the contrast of high-resolution electron microscopy images is formed by the phase difference between the synthesized projected wave and the diffracted wave, It is called phase contrast.) Microscopy, which gives an atomic arrangement of most crystalline materials. High-resolution transmission electron microscopy began in…<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1669"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1669"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1669\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1669"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1669"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1669"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}