Phân tích cấu trúc: Nhiễu xạ điện tử

Thuyết động học nhiễu xạ điện tử. Giới hạn khảo sát Biên độ sóng tán xạ chỉ là một phần nhỏ của biên độ sóng tới (gần đúng động học) Nội dung Khảo sát biên độ tán xạ trên nguyên tử trên ô mạng cơ bản trên tinh thể Hình học ảnh nhiễu xạ điện tử

Trang 1

PHÂN TÍCH CẤU

TRÚC

Chương 3 NHIỄU XẠ ĐIỆN TỬ

Trang 2

Thuyết động học nhiễu xạ điện

tử3.1 Thuyết động học nhiễu xạ điện tử

Trang 3

TÁN XẠ ĐIỆN TỬ TRÊN NGUYÊN TỬ

A Tán xạ điện tử trên nguyên tử

mo - khối lượng tĩnh của điện tử

e - điện tích điện tử ; U - thế tăng tốc điện tử, (V)

Trang 4

TÁN XẠ ĐIỆN TỬ TRÊN NGUYÊN

TỬ

Biểu thức trong dấu ngoặc là sự hiệu chỉnh tương đối

� ( 1+0,9788.10 −6 �)

(Å)

Lý thuyết tương đối tính: (U > 100 kV)

U = 200 kV, v ~ 70% c

Trang 5

Hàm sóng  của điện tử thoả mãn phương trình

Schrodinger trong trạng thái dừng:

eE - động năng điện tử,-eV - thế năng

*d - xác suất tìm thấy điện tử trong phân tố thể tích

Trang 6

Khi V (thế tinh thể) = const, nghiệm là sóng phẳng, lan truyền theo phương x

Trang 7

Trang 8

TỬ

Nhận xét

Biểu thức này chính là sóng cầu

Biên độ tỷ lệ với tích phân

2i(k-k’).ri - hiệu pha của sóng tán xạ tại điểm i và tại gốc K’ = k’-k,

|K’| = 2sin/

Trang 9

Tán xạ điện tử trên nguyên

tử

i Atom

Ta được

 (r)  f ( )

exp  2  ikr Đặt

Trang 10

Tán xạ điện tử trên nguyên tử

2h2 

sin 

f (  )  m0 e     Z  f



Trang 11

Sự phụ thuộc của biên độ tán xạ nguyên tử vào sin / đối với

Al (Z = 13), Cu (Z = 29), Ag (Z = 47) và Au (Z = 79)

Trang 12

Trang 13

Tán xạ điện tử trên ô mạng cơ bản

B Biên độ tán xạ trên ô mạng cơ bản

Biên độ tán xạ trên ô mạng cơ bản:



2



i k r

Trang 14

Trang 15

n

Fn - thừa số cấu trúc của ô cơ bản n

rn = n1a + n2b + n3c(3.21)

a, b, c - vectơ đơn vị trong tinh thể,

Trang 16

Trang 17

Trang 18

Định luật Bragg

 = 2dhkl sin (3.26)

E = 100 kV,   0,037 Å->  rất nhỏ,  ~10-2 rad (~ 10)

Trang 19

Dựng hình cầu phản xạ

Trang 20

Trang 21

Tán xạ điện tử trên tinh thể hoàn chỉnh

i

Thừa số cấu trúc phụ thuộc kiểu mạng tinh thể

Fhkl  0: có vết nhiễu xạ

Fhkl = 0: không có vết nhiễu xạ

Quy tắc lọc lựa giống như trường hợp tia x

Ảnh hưởng của thừa số cấu trúc

Fhk l   fi (  ) exp   2  i  hui 

kvi  lwi  

Trang 22

H 3.8 (a) Ô cơ bản của mạng lập phương tâm mặt với các nút:

000, 1/2 1/2 0, 0 1/2 1/2, 1/2 0 1/2 (b) Mạng đảo tương ứng (LPTK).

Trang 23

Trang 24

Trang 25

u, v, w - thành phần của s dọc theo x, y, z

|g| - đặc trưng cho sự phân bố biên độ trong

không gian đảo

gg* - đặc trưng cho sự phân bố cường độ I

trong không gian đảo

c g

  V Fg  sin u   v Au sin  w  Bv sin  Cw

Trang 26

Trang 27

H 3.9 Phân bố cường độ dọc theo u (v = 0 và w = 0) Bán cực đại u 

1/A, trong đó A là chiều dài tinh thể theo hướng x.

Trang 28

Dựng mạng đảo và ảnh nhiễu xạ điện tử

ảnh nhiễu xạ điện tử là hình chiếu của mặt

mạng đảo cắt cầu phản xạ.

Trang 29

Dựng mạng đảo và ảnh nhiễu xạ điện

(D - đường kính vành nhiễu xạ: D =

2L/d)

R  L

d

Trang 30

2 Dựng ảnh nhiễu xạ điện tử của đa tinh thể

Mạng đảo được tạo nên bởi hàng loạt hình cầu:

- tâm gốc mạng đảo

- bán kính = 1/dhklPhân bố tương đối của vành nhiễu xạ phụ

thuộc Fhkl

Cường độ vành nhiễu xạ phụ thuộc:

Thừa số lặp p = số nút chứa trong mỗi

hình cầu

ảnh nhiễu xạ gồm các vòng tròn đồng tâm

Trang 31

Diễn giải sự tạo ảnh nhiễu xạ của đa tinh thể nhờ mạng đảo

Trang 32

H 3.14 Nhiễu xạ điện tử (a) Đường đi của tia điện tử trong kính hiển vi

điện tử ở chế độ nhiễu xạ (b) ảnh nhiễu xạ điện tử của màng mỏng nhôm (Al) đa tinh thể có cấu trúc lập phương tâm mặt.

Trang 33

3 Dựng và ghi chỉ số ảnh nhiễu xạ điện tử của đơn tinh thể

Dựng ảnh nhiễu xạ chính là dựng mặt mạng đảo

Phương pháp: vẽ biểu đồ vectơ

Biểu thức tổng quát - nút hkl thuộc mặt (uvw):

(3.42)

hu + kv + lw = 0

hkl – chỉ số phản xạuvw – chỉ số mặt mạng đảo

Trang 34

Biết cấu trúc

a) Dựng và ghi chỉ số ảnh nhiễu xạ của tinh thể

định hướng cho trước so với chùm điện tử

(bài toán lý thuyết - LT)b) Có ảnh nhiễu xạ:

Ghi chỉ số của các vết nhiễu xạ trên ảnh

Xác định sự định hướng tinh thể so với chùm điện tử

(bài toán thực nghiệm - TN)

Trang 35

Trang 36

Dựng mạng đảo và ảnh nhiễu xạ điện

tử

(a) Dựng mặt (uvw) của mạng đảo

1)Chọn hai nút h1k1l1 và h2k2l2 với chỉ số nhỏ thỏa mãn hu +

kv + lw = 0

2) Xác định nút h1-h2, k1-k2, l1 - l2

3)Dựng ô cơ bản theo phương pháp biểu đồ vectơ Lặp lại ô

cơ bản theo mọi phương để được sơ đồ mặt (uvw)

4) Kiểm tra các nút theo quy tắc lọc lựa (Fhkl):

Trang 37

Dựng mặt mạng đảo

Trang 38

Trang 39

Trang 40

H 3.16 Dựng mặt cắt (321) của mạng đảo đối với cấu

trúc lập phương tâm mặt.

3) Vẽ sơ đồ mặt mạng đảo (321):

Trang 41

4) Kiểm tra: Bổ sung nút thiếu, loại bỏ nút cấm5) Xác định ô cơ bản của ảnh nhiễu xạ:

(000) 133, 242, 111

Trang 42

Ảnh nhiễu xạ điện

tử

Mặt phẳng mạng đảo (100) LPTM

Trang 43

Mặt phẳng mạng đảo

Mặt phẳng mạng đảo (111) LPTM

Trang 44

Mặt phẳng mạng đảo

Mặt phẳng mạng đảo (100) LPTK

Trang 45

Mặt phẳng mạng

đảo

Mặt phẳng mạng đảo (311) LPTK

Trang 46

Đánh dấu chỉ số ảnh nhiễu xạ điện tử

Trình tự thực hiện

1) Chọn ba vết P1, P2, P3 cùng với gốc 0 tạo thànhmột hình bình hành

2) Xác định dhkl cho các phản xạ này (d=L/R)3) Xác định chỉ số hkl của mỗi vết sao cho:

[ h1 k1 l1 ] = [ h2 k2 l2 ] + [ h3 k3 l3 ]

Trang 47

Trang 48

4) Xác định các vết còn lại theo phương pháp biểu

Trang 49

Phương pháp khác

đo góc giữa 0P3 và 0P2 rồi tính toán

so sánh với số liệu trong bảng chuẩn -> hkl

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	369,18 KB