高解像度透過型電子顕微鏡（HRTEMまたはHREM）は位相コントラストです（高解像度電子顕微鏡畫像のコントラストは、合成された投影波と回折波の位相差によって形成されます。位相コントラストと呼ばれます）。ほとんどの結晶材料の原子配置を示します。

高分解能透過型電子顕微鏡は 1950 年代に始まりました。 1956 年、JWMenter は 12 ? の銅フタロシアニンの平行なストリップを 8 ? の透過型電子顕微鏡で直接観察し、高分解能電子顕微鏡法を開発しました。手術への扉。 1970 年代初頭、1971 年に、飯島成萬は分解能 3.5 ? の TEM を使用して Ti2Nb10O29 の位相コントラスト畫像を取得し、入射電子ビームに沿った原子団の投影を直接観察しました。同時に、高解像度畫像イメージングの理論と解析技術に関する研究も重要な進歩を遂げました。 1970年代から1980年代にかけて、電子顕微鏡技術は継続的に改善され、解像度は大幅に向上しました。一般的に、大型TEMは1.44?の結晶分解能と2～3?のドット分解能を保証することができました。 HRTEMは、面間隔を反映した格子縞像を観察するだけでなく、反応結晶構造における原子やグループの配列の構造像を観察することができます。最近、米國コーネル大學の David A. Muller 教授のチームは、ラミネート イメージング技術と獨自に開発した電子顕微鏡ピクセル アレイ検出器を使用して、低電子ビーム エネルギー イメージング條件下で 0.39 ? の空間分解能を達成しました。

現(xiàn)在、透過型電子顕微鏡は一般にHRTEMを実行できます。これらの透過型電子顕微鏡は、高解像度と分析の2つのタイプに分類されます。高解像度のTEMには高解像度の対物レンズポールピースとダイアフラムの組み合わせが裝備されているため、サンプルテーブルの傾斜角度が小さくなり、対物レンズの球面収差係數(shù)が小さくなります。一方、分析用TEMでは、さまざまな分析にさらに多くの量が必要です。サンプルステージの傾斜角。対物レンズのポールシューは、高解像度タイプとは異なる方法で使用されるため、解像度に影響します。一般に、200 kevの高分解能TEMの分解能は1.9?ですが、200 kevの分析用TEMは2.3?です。しかし、これは高解像度畫像を撮影する分析用TEMには影響しません。

図1に示すように、特定の波長（λ）の電子ビームが結晶面間隔dの結晶に入射したときの高解像度電子顕微鏡イメージングプロセスの光路図、ブラッグ條件（2dsinθ =λ）を満たし、角度（2θ）で回折波が発生します。この回折波は、対物レンズの後焦點面に集束して回折スポットを形成します（電子顕微鏡では、後焦點面に形成された規(guī)則的な回折スポットが蛍光スクリーンに投影されます。これは、いわゆる電子回折パターンです。 ）。後焦點面の回折波が前進し続けると、回折波が合成され、像面に拡大像（電子顕微鏡像）が形成され、後焦點に2つ以上の大きな対物レンズ瞳を挿入できます。飛行機。高解像度電子顕微鏡法と呼ばれる波干渉イメージングは、高解像度電子顕微鏡畫像（高解像度顕微鏡畫像）と呼ばれます。

上述したように、高解像度電子顕微鏡畫像は、対物レンズの焦點面の透過ビームといくつかの回折ビームを、それらの位相コヒーレンスのために対物瞳に通過させることによって形成される位相コントラスト顕微鏡畫像です。イメージングに関與する回折ビームの數(shù)の違いにより、異なる名前の高解像度畫像が得られます。回折條件とサンプルの厚さが異なるため、構造情報が異なる高解像度電子顕微鏡寫真は、格子縞、1次元構造畫像、2次元格子畫像（単細胞畫像）、2次元の5つのカテゴリに分類できます。構造畫像（原子スケール畫像：結晶構造畫像）、特殊畫像。

格子縞：後焦點面の送信ビームが対物レンズによって選択され、回折ビームが互いに干渉すると、強度が周期的に変化する1次元の縞パターンが得られます（図2（f））これは、格子縞と、格子像と構造像の違いです。これは、電子ビームが格子面に正確に平行である必要はありません。実際に、結晶子や析出物などの観察では、投影波と回折波の干渉により格子縞が得られることが多い。結晶子などの電子線回折像を撮影すると、図2の（a）に示すような崇拝の輪が現(xiàn)れます。

一次元構造像：試料に一定の傾きがあり、電子線が結晶のある結晶面に平行に入射する場合、図2（b）に示す一次元回折回折パターンを満たすことができます（透過スポットに対して対稱な分布）回折パターン）。この回折パターンでは、最適な焦點條件下で撮影された高解像度畫像は格子縞とは異なり、1次元構造の畫像には結晶構造の情報、つまり取得された1次元構造の畫像が含まれています。図3（aに示すBiベースの超伝導酸化物の高解像度1次元構造像。

2次元格子像：電子ビームが特定の結晶リボン軸に平行に入射すると、2次元回折パターンが得られます（図2（c）に示すように、中心の送信スポットに対して2次元対稱分布。 ））。そのような電子回折パターンについて。送信スポットの近傍には、水晶振動子を反射する回折波が現(xiàn)れます?；卣鄄à韧高^波の干渉により生成される2次元畫像では、単位格子を示す2次元格子像が観察でき、この畫像には単位格子スケールの情報が含まれています。ただし、原子スケールを含まない（原子配列に）情報、すなわち２次元格子像は、図３（ｄ）に示すように単結晶シリコンの２次元格子像です。

二次元構造像：図2（d）に示すような回折パターンが得られます。このような回折パターンで高解像度の電子顕微鏡像を観察すると、イメージングに関わる回折波が多いほど、高解像度の畫像に含まれる情報も多くなります。 Tl2Ba2CuO6超電導酸化物の高解像度2次元構造像を図3（e）に示す。ただし、電子顕微鏡の解像限界が高い高波長側の回折は、正しい構造情報の撮像に関與しにくく、背景となる。したがって、解像度で許容される範囲內(nèi)で。できるだけ多くの回折波でイメージングすることにより、ユニットセル內(nèi)の原子の配置の正しい情報を含む畫像を得ることができます。構造畫像は、イメージングに関與する波とサンプルの厚さの比例関係によって勵起された薄い領域でのみ観察できます。

特別な畫像：後焦點面の回折パターンでは、開口部を挿入するだけで特定の波動イメージングが選択され、特定の構造情報のコントラストの畫像を観察できます。その典型的な例は、次のような規(guī)則的な構造です。対応する電子回折パターンを、Au、Cd規(guī)則合金の電子回折パターンとして図2（e）に示します。秩序構造は、Cd原子が規(guī)則正しく配置された面心立方構造に基づいています。図2（e）電子回折パターンは、インデックス（020）と（008）の基本的な格子反射を除いて弱いです。図4に示すように、対物レンズを使用して基本格子反射を抽出する秩序格子反射、透過波および秩序格子反射イメージングを使用して、高解像度などの明るい點または暗い點を持つCd原子のみ。

図 4 に示すように、表示されている高解像度畫像は、最適な高解像度アンダーフォーカス付近のサンプルの厚さによって変化します。したがって、高解像度の畫像が得られたとき、高解像度の畫像が何であるかを簡単に言うことはできません。まず、コンピュータ シミュレーションを実行して、さまざまな厚さでの材料の構造を計算する必要があります。物質(zhì)の高解像度畫像。コンピュータによって計算された一連の高解像度畫像を、実験によって得られた高解像度畫像と比較して、実験によって得られた高解像度畫像を決定します。図 5 に示すコンピュータ シミュレーション畫像と、実験で得られた高解像度畫像を比較します。

この記事は、マテリアルパーソンコラムテクノロジーコンサルタントによって構成されています。