La microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM o HREM) es el contraste de fase (el contraste de las imágenes de microscopía electrónica de alta resolución se forma por la diferencia de fase entre la onda proyectada sintetizada y la onda difractada, se llama contraste de fase). Microscopía, que da una disposición atómica de la mayoría de los materiales cristalinos.

La microscopía electrónica de transmisión de alta resolución comenzó en la década de 1950. En 1956, JWMenter observó directamente tiras paralelas de ftalocianina de cobre de 12 ? con una resolución de microscopio electrónico de transmisión de 8 ? y abrió la microscopía electrónica de alta resolución. La puerta a la cirugía. A principios de la década de 1970, en 1971, Iijima Chengman utilizó un TEM con una resolución de 3,5 ? para capturar la imagen de contraste de fase de Ti2Nb10O29 y observó directamente la proyección del grupo atómico a lo largo del haz de electrones incidente. Al mismo tiempo, la investigación sobre la teoría y la tecnología de análisis de imágenes de alta resolución también ha logrado avances importantes. En las décadas de 1970 y 1980, la tecnología del microscopio electrónico se mejoró continuamente y la resolución mejoró considerablemente. En general, el TEM grande ha podido garantizar una resolución de cristal de 1,44 ? y una resolución de punto de 2 a 3 ?. HRTEM no solo puede observar la imagen de la franja de la red que refleja el espacio interplanar, sino que también puede observar la imagen estructural del átomo o la disposición del grupo en la estructura del cristal de reacción. Recientemente, el equipo del profesor David A. Muller en la Universidad de Cornell en los Estados Unidos utilizó tecnología de imagen laminada y un detector de matriz de píxeles de microscopio electrónico desarrollado de forma independiente para lograr una resolución espacial de 0,39 ? en condiciones de imagen de baja energía de haz de electrones.

Actualmente, los microscopios electrónicos de transmisión son generalmente capaces de realizar HRTEM. Estos microscopios electrónicos de transmisión se clasifican en dos tipos: de alta resolución y analíticos. El TEM de alta resolución está equipado con una pieza polar de objetivo de alta resolución y una combinación de diafragma, lo que hace que el ángulo de inclinación de la mesa de muestra sea peque?o, lo que resulta en un coeficiente de aberración esférica objetivo más peque?o; mientras que el TEM analítico requiere una cantidad mayor para varios análisis. El ángulo de inclinación de la etapa de muestra, por lo que la zapata de la lente del objetivo se usa de manera diferente que el tipo de alta resolución, lo que afecta la resolución. En general, un TEM de alta resolución de 200 kev tiene una resolución de 1.9 ?, mientras que un TEM analítico de 200 kev tiene un 2.3 ?. Pero esto no afecta a la imagen analítica de alta resolución de disparo TEM.

Como se muestra en la Fig. 1, el diagrama del camino óptico del proceso de imagen de microscopía electrónica de alta resolución, cuando un haz de electrones con cierta longitud de onda (λ) incide en un cristal con un espacio de plano cristalino d, la condición de Bragg (2dsin θ = λ) está satisfecho, se genera una onda difractada en un ángulo (2θ). Esta onda difractada converge en el plano focal posterior de la lente del objetivo para formar un punto de difracción (en un microscopio electrónico, un punto de difracción regular formado en el plano focal posterior se proyecta sobre la pantalla de fósforo, que es un denominado patrón de difracción de electrones ) Cuando la onda difractada en el plano focal posterior continúa avanzando, la onda difractada se sintetiza, se forma una imagen ampliada (imagen microscópica electrónica) en el plano de la imagen, y se pueden insertar dos o más pupilas de lentes objetivo grandes en el foco posterior avión. La imagen de interferencia de ondas, llamada microscopía electrónica de alta resolución, se denomina imagen microscópica electrónica de alta resolución (imagen microscópica de alta resolución).

Como se mencionó anteriormente, la imagen microscópica electrónica de alta resolución es una imagen microscópica de contraste de fase formada al pasar el haz transmitido del plano focal de la lente objetivo y los varios haces difractados a través de la pupila objetivo, debido a su coherencia de fase. Debido a la diferencia en el número de haces difractados que participan en las imágenes, se obtienen imágenes de alta resolución de diferentes nombres. Debido a las diferentes condiciones de difracción y el grosor de la muestra, las micrografías electrónicas de alta resolución con información estructural diferente se pueden dividir en cinco categorías: franjas de celosía, imágenes estructurales unidimensionales, imágenes de celosía bidimensionales (imágenes de una sola celda), bidimensionales imagen de estructura (imagen de escala atómica: imagen de estructura de cristal), imagen especial.

Franjas de celosía: si la lente del objetivo selecciona un haz de transmisión en el plano focal posterior y un haz de difracción interfiere entre sí, se obtiene un patrón de franja unidimensional con un cambio periódico en la intensidad (como se muestra en el triángulo negro en Fig. 2 (f)) Esta es la diferencia entre una franja reticular y una imagen reticular y una imagen estructural, que no requiere que el haz de electrones sea exactamente paralelo al plano reticular. En realidad, en la observación de cristalitos, precipitados y similares, las franjas reticulares a menudo se obtienen por interferencia entre una onda de proyección y una onda de difracción. Si se fotografía un patrón de difracción de electrones de una sustancia como los cristalitos, aparecerá un anillo de adoración como se muestra en (a) de la Fig.2.

Imagen de estructura unidimensional: si la muestra tiene una cierta inclinación, de modo que el haz de electrones incide en paralelo a un cierto plano cristalino del cristal, puede satisfacer el patrón de difracción unidimensional que se muestra en la figura 2 (b) ( distribución simétrica con respecto al punto de transmisión (patrón de difracción). En este patrón de difracción, la imagen de alta resolución tomada bajo las condiciones óptimas de enfoque es diferente de la franja reticular, y la imagen de estructura unidimensional contiene la información de la estructura cristalina, es decir, la imagen de estructura unidimensional obtenida, como se muestra en la Fig. 3 (se muestra una imagen estructural unidimensional de alta resolución del óxido superconductor basado en Bi.

Imagen reticular bidimensional: si el haz de electrones incide paralelo a un determinado eje de la cinta de cristal, se puede obtener un patrón de difracción bidimensional (distribución simétrica bidimensional con respecto al punto de transmisión central, que se muestra en la figura 2 (c )). Para tal patrón de difracción de electrones. En las proximidades del punto de transmisión, aparece una onda de difracción que refleja la célula de la unidad de cristal. En la imagen bidimensional generada por la interferencia entre la onda difractada y la onda transmitida, se puede observar una imagen reticular bidimensional que muestra la celda unitaria, y esta imagen contiene información sobre la escala de la celda unitaria. Sin embargo, la información que no contiene una escala atómica (en disposición atómica), es decir, una imagen de red bidimensional es una imagen de red bidimensional de silicio de cristal único como se muestra en la figura 3 (d).

Imagen de estructura bidimensional: se obtiene un patrón de difracción como se muestra en la Fig. 2 (d). Cuando se observa una imagen de microscopio electrónico de alta resolución con un patrón de difracción de este tipo, cuantas más ondas de difracción participen en las imágenes, la información contenida en la imagen de alta resolución también es Mayor. En la Fig. 3 (e) se muestra una imagen de estructura bidimensional de alta resolución del óxido superconductor Tl2Ba2CuO6. Sin embargo, es poco probable que la difracción del lado de alta longitud de onda con un límite de resolución más alto del microscopio electrónico participe en la imagen de la información de estructura correcta y se convierta en el fondo. Por lo tanto, dentro del rango permitido por la resolución. Al obtener imágenes con tantas ondas difractadas como sea posible, es posible obtener una imagen que contiene la información correcta de la disposición de los átomos dentro de la celda unitaria. La imagen de la estructura solo se puede observar en una región delgada excitada por la relación proporcional entre la onda que participa en la imagen y el grosor de la muestra.

Imagen especial: en el patrón de difracción del plano focal posterior, la inserción de la apertura solo selecciona la imagen de onda específica para poder observar la imagen del contraste de la información estructural específica. Un ejemplo típico de esto es una estructura ordenada como. El patrón de difracción de electrones correspondiente se muestra en la Fig. 2 (e) como el patrón de difracción de electrones de la aleación ordenada Au, Cd. La estructura ordenada se basa en una estructura cúbica centrada en la cara en la que los átomos de Cd están dispuestos en orden. La figura 2 (e) los patrones de difracción de electrones son débiles, excepto por las reflexiones básicas de los índices (020) y (008). Reflexión en red ordenada, utilizando la lente del objetivo para extraer la reflexión en red básica, utilizando ondas de transmisión e imágenes de reflexión en red ordenada, solo átomos de Cd con puntos brillantes o puntos oscuros, como alta resolución, como se muestra en la figura 4.

Como se muestra en la Fig. 4, la imagen de alta resolución que se muestra varía con el grosor de la muestra cerca del subenfoque óptimo de alta resolución. Por lo tanto, cuando obtenemos una imagen de alta resolución, no podemos simplemente decir cuál es la imagen de alta resolución. Primero debemos hacer una simulación por computadora para calcular la estructura del material bajo diferentes espesores. Una imagen de alta resolución de la sustancia. Una serie de imágenes de alta resolución calculadas por la computadora se comparan con las imágenes de alta resolución obtenidas por el experimento para determinar las imágenes de alta resolución obtenidas por el experimento. La imagen de simulación por computadora que se muestra en la Fig. 5 se compara con la imagen de alta resolución obtenida por el experimento.

Este artículo está organizado por el consultor de tecnología de columna de persona material.