TEM, Transmission Electron Microscopy & Diffraction Patterns, by Mr. Govahi

Transmission Electron Microscopy
T E M
Semnan PN University
2015
‫عبوری‬ ‫الکترونی‬ ‫میکروسکوپ‬

‫مطالب‬ ‫فهرست‬
•‫مقدمه‬
‫مزایای‬TEM
‫کاربردهای‬TEM
•‫تجهیزات‬TEM
‫الکترونی‬ ‫تفنگ‬
‫لنزهای‬‫الکترومغناطیسی‬
‫کننده‬ ‫متمرکز‬ ‫سیستم‬
‫نمونه‬ ‫دارنده‬ ‫نگه‬
‫شیئ‬ ‫و‬ ‫میانی‬ ‫های‬ ‫لنز‬
‫تصویری‬ ‫لنزهای‬
•‫نمونه‬ ‫سازی‬ ‫آماده‬
‫شیمیایی‬ ‫پولیش‬ ‫و‬ ‫اکتروپولیش‬
‫مکانیکی‬ ‫پولیش‬
‫یونی‬ ‫و‬ ‫اتمی‬ ‫سایش‬
‫روش‬FIB
•‫نمونه‬ ‫با‬ ‫الکترون‬ ‫برهمکنش‬
•‫پراش‬ ‫الگوهای‬
SAD
‫کیکوچی‬ ‫خطوط‬
CBED
•‫در‬ ‫تصویر‬ ‫تکشیل‬ ‫نحوه‬TEM
‫روشن‬ ‫میدان‬ ‫تصویر‬
‫تاریک‬ ‫میدان‬ ‫تصویر‬
•‫منابع‬

‫مقدمه‬
•‫اولین‬ ‫برای‬ ‫الکترونی‬ ‫میکروسکوپ‬ ‫واژه‬
‫سال‬ ‫در‬ ‫راسکا‬ ‫و‬ ‫نول‬ ‫مقاله‬ ‫در‬ ‫بار‬1932
‫شد‬ ‫مطرح‬.
•‫میکروسکوپ‬ ‫اولین‬TEM‫سال‬ ‫در‬ ‫تجاری‬
1936‫شد‬ ‫ساخته‬ ‫انگلستان‬ ‫در‬.
•‫از‬ ‫وری‬ ‫بهره‬ ‫های‬ ‫تکنیک‬ ‫و‬ ‫طراحی‬ ‫در‬ ‫بهبود‬
‫کنون‬ ‫تا‬ ‫الکترونی‬ ‫های‬ ‫میکروسکوپ‬
‫دارد‬ ‫ادامه‬.

‫مقدمه‬
•‫الکترونی‬ ‫های‬ ‫میکروسکوپ‬:
‫عبوری‬ ‫الکترونی‬ ‫میکروسکوپ‬(Transmission Electron Microscopy/ TEM)
‫کند‬ ‫می‬ ‫فراهم‬ ‫آنها‬ ‫داخلی‬ ‫جزییات‬ ‫مورد‬ ‫در‬ ‫اطالعاتی‬ ‫و‬ ‫کرده‬ ‫بررسی‬ ‫را‬ ‫جامدات‬ ‫درون‬.
‫روبشی‬ ‫الکترونی‬ ‫میکروسکوپ‬(Scanning Electron Microscopy/ SEM)
‫کند‬ ‫می‬ ‫فراهم‬ ‫نمونه‬ ‫سطح‬ ‫ظاهری‬ ‫شکل‬ ‫از‬ ‫تصویری‬.

‫مزایای‬TEM
•‫در‬ ‫تفکیک‬ ‫قدرت‬TEM0.2nm‫است‬.
•‫تا‬ ‫ریزساختار‬ ‫بزرگنمایی‬1/000/000‫برابر‬
•‫حدود‬ ‫در‬ ‫کمی‬ ‫و‬ ‫کیفی‬ ‫عنصری‬ ‫آنالیز‬30nm
•‫حدود‬ ‫در‬ ‫بلوری‬ ‫جهات‬ ‫و‬ ‫ساختار‬ ‫تعیین‬30nm
•‫فاصله‬ ‫با‬ ‫بلوری‬ ‫صفحات‬ ‫از‬ ‫تصویر‬ ‫تهیه‬1nm
•‫اکترونی‬ ‫پراش‬ ‫تهیه‬SAD‫و‬CBED
•‫انرژی‬ ‫تفکیک‬ ‫آنالیز‬EDS

‫کاربردهای‬TEM
•‫کاربرد‬ ‫مهمترین‬TEM‫است‬ ‫پراش‬ ‫الگوی‬ ‫تهیه‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫مواد‬ ‫فازی‬ ‫آنالیز‬.
•TEM،‫ها‬ ‫نابجایی‬ ‫حرکت‬ ‫توزیع‬ ‫جمله‬ ‫از‬ ‫فلزات‬ ‫درباره‬ ‫مشروحی‬ ‫اطالعات‬
،‫رشد‬ ‫و‬ ‫زنی‬ ‫جوانه‬ ‫های‬ ‫مکانیزم‬ ،‫رسوبات‬ ‫و‬ ‫ها‬ ‫آخال‬ ‫توزیع‬ ‫و‬ ‫تعداد‬ ،‫اندازه‬
‫و‬ ‫ها‬ ‫ترک‬ ‫حرکت‬...‫دهد‬ ‫می‬ ‫ارائه‬ ‫را‬.
•‫مهم‬ ‫کاربردهای‬ ‫سایر‬TEM:
‫اتمی‬ ‫صفحات‬ ‫و‬ ‫ساختاری‬ ‫عیوب‬ ‫مطالعه‬
‫نابجایی‬ ‫برگرز‬ ‫بردار‬ ‫تعیین‬
‫انرژی‬ ‫انباشتگی‬ ‫نقض‬ ‫تعیین‬SFE
‫سیمایی‬ ‫هم‬ ‫بررسی‬
‫های‬ ‫دگرگونی‬(‫های‬ ‫استحاله‬)‫فازی‬
‫مجدد‬ ‫تبلور‬ ‫و‬ ‫بازیابی‬
‫خستگی‬
‫اکسیداسیون‬
‫رسوبات‬(‫آلیاژها‬ ‫سوپر‬ ‫در‬)
‫ساختاری‬ ‫های‬ ‫بررسی‬
‫شکست‬ ‫سطوح‬ ‫بررسی‬
‫ها‬ ‫سرامیک‬ ‫و‬ ‫ها‬ ‫کانی‬ ‫مطالعه‬
‫بیولوژیکی‬ ‫مواد‬ ،‫پلیمرها‬ ،‫معدنی‬ ‫مواد‬ ،‫ها‬ ‫سرامیک‬ ،‫آلیاژها‬ ،‫فلزات‬

‫مقایسه‬TEM‫نوری‬ ‫میکروسکوپ‬ ‫و‬

‫اصلی‬ ‫اجزای‬TEM
.1‫الکترونی‬ ‫تفنگ‬
.2‫کننده‬ ‫متمرکز‬ ‫لنزهای‬(‫الکترونی‬ ‫پرتوهای‬ ‫کننده‬ ‫جمع‬)
.3‫نمونه‬ ‫نگهدارنده‬
.4‫تصویری‬ ‫و‬ ‫شیئی‬ ‫های‬ ‫لنز‬(‫الکترومغناطیسی‬)
.5‫آلودگی‬ ‫برنده‬ ‫ازبین‬ ‫های‬ ‫سیستم‬
.6‫فلورسنت‬ ‫پرده‬
.7‫دوربین‬
.8‫خالء‬ ‫سیستم‬(‫حداقل‬10−4
‫پاسکال‬)

‫میکروسکوپ‬ ‫تجهیزات‬TEM

‫الکترونی‬ ‫تفنگ‬
•‫کرد‬ ‫تولید‬ ‫الکترون‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫تجهیز‬ ‫این‬ ‫کمک‬ ‫به‬.
•‫از‬ ‫تر‬ ‫باال‬ ‫متر‬ ‫یک‬ ‫حدود‬ ‫و‬ ‫میکروسکوپ‬ ‫فوقانی‬ ‫بخش‬ ‫در‬
‫دارد‬ ‫قرارد‬ ‫اوپراتور‬ ‫سر‬.
•2‫الکترونی‬ ‫های‬ ‫تفنگ‬ ‫از‬ ‫متداول‬ ‫نوع‬:
‫حرارتی‬ ‫انتشار‬ ‫سیستم‬(‫تریودیک‬ ‫تفنگ‬)
‫میدانی‬ ‫انتشار‬ ‫سیستم‬(Field Emission Gun/FEG)
TEM

‫حرارتی‬ ‫تریودی‬ ‫تفنگ‬
(Thermionic Triode Gun)
•‫جنس‬ ‫از‬ ‫فیلمانی‬W‫آلیاژ‬ ‫یا‬LaB6‫کاتد‬ ‫بعنوان‬
•‫باال‬ ‫ولتاژ‬ ‫منبع‬100‫تا‬100/000‫کیلوولت‬
•‫فیلمان‬ ‫حرارت‬:‫از‬ ‫باالتر‬K2700
•‫الکترونها‬ ‫پایداری‬ ‫و‬ ‫شدن‬ ‫اکسید‬ ‫از‬ ‫جلوگیری‬ ‫برای‬ ‫باال‬ ‫بسیار‬ ‫خالء‬
‫فیلمان‬
(‫کاتد‬)
‫آند‬
‫ها‬ ‫الکترون‬ ‫تالقی‬ ‫محل‬

‫الکترومغناطیسی‬ ‫های‬ ‫لنز‬
•‫پرتو‬ ‫شدن‬ ‫متمرکز‬ ‫موجب‬ ‫مغناطیسی‬ ‫میدان‬ ‫یک‬ ‫ایجاد‬
‫شود‬ ‫می‬ ‫الکترونی‬.
•‫سرعت‬ ‫با‬ ‫که‬ ‫اکترونی‬ ‫بر‬V‫مغناطیسی‬ ‫میدان‬ ‫در‬B‫حرکت‬
‫با‬ ‫برابر‬ ‫نیرویی‬ ،‫میکند‬F=Bev‫حرکتش‬ ‫امتداد‬ ‫بر‬ ‫عمود‬ ‫جهت‬ ‫در‬
‫گردد‬ ‫می‬ ‫وارد‬.

‫کننده‬ ‫متمرکز‬ ‫سیستم‬
•‫چند‬ ‫یا‬ ‫دو‬ ‫اکترونی‬ ‫تفنگ‬ ‫زیر‬ ‫در‬‫کننده‬ ‫متمرکز‬ ‫لنز‬‫وجود‬
‫دارد‬.‫را‬ ‫آنها‬ ‫قطر‬ ‫و‬ ‫باریک‬ ‫را‬ ‫الکترونی‬ ‫پرتوهای‬ ‫آنها‬
‫کنند‬ ‫می‬ ‫کنترل‬ ‫نمونه‬ ‫با‬ ‫برخورد‬ ‫هنگام‬.
•‫ها‬ ‫عدسی‬ ‫بین‬‫کننده‬ ‫متمرکز‬ ‫دریچه‬‫مقدار‬ ‫که‬ ‫دارد‬ ‫قرار‬
‫کند‬ ‫می‬ ‫کنترل‬ ‫را‬ ‫پرتو‬ ‫همگرایی‬ ‫زاویه‬.

‫نمونه‬ ‫نگهدارنده‬
•‫بوسیله‬ ‫کننده‬ ‫متمرکز‬ ‫سیستم‬ ‫زیر‬ ‫در‬ ‫نمونه‬ ‫محفظه‬‫هوا‬ ‫قفل‬‫قرار‬
‫میگیرد‬.
•‫به‬ ‫ای‬ ‫نمونه‬ ‫میتواند‬ ‫نمونه‬ ‫نگهدارنده‬ ‫میله‬‫قطر‬3mm‫در‬ ‫را‬
‫شیئی‬ ‫لنز‬ ‫های‬ ‫قطب‬ ‫بین‬‫دهد‬ ‫قرار‬.
•‫در‬ ‫تواند‬ ‫می‬ ‫میله‬ ‫این‬‫های‬ ‫جهت‬x‫و‬y‫تا‬2mm‫تا‬ ‫شود‬ ‫جابجا‬
‫گیرد‬ ‫قرار‬ ‫مناسب‬ ‫جای‬ ‫در‬ ‫نمونه‬.
•‫حدود‬ ‫تا‬ ‫نمونه‬ ‫چرخاندن‬±60‫درجه‬‫است‬ ‫پذیر‬ ‫امکان‬.
•‫نباید‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫مهم‬ ‫بسیار‬ ‫برداری‬ ‫عکس‬ ‫هنگام‬ ‫در‬ ‫نمونه‬ ‫پایداری‬
‫از‬ ‫بیشتر‬ ‫حرکتی‬0.1nm‫باشد‬ ‫داشته‬.

http://depts.washington.edu/if/cm100_inst.shtml http://www.chiraltem.physics.at/ChiRegensburg.htm

http://www.bnl.gov/techtransfer/displayTech.php?sel=1052

‫شیئی‬ ‫و‬ ‫میانی‬ ‫لنزهای‬
•‫اولین‬ ‫ایجاد‬ ‫شیئی‬ ‫لنز‬ ‫نقش‬‫تصویر‬‫یا‬‫پراش‬ ‫الگوی‬‫میانی‬
‫روی‬ ‫بر‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫بزرگ‬ ‫تصویری‬ ‫لنزهای‬ ‫توسط‬ ‫بعدا‬ ‫که‬ ‫است‬
‫شود‬ ‫می‬ ‫تشکیل‬ ‫فلورسنت‬ ‫نمایش‬ ‫صفحه‬.
‫شیئی‬ ‫لنز‬
‫تصویری‬ ‫لنز‬
‫شیئی‬ ‫لنز‬ ‫پشتی‬ ‫کانونی‬ ‫صفحه‬
‫لنز‬ ‫پشتی‬ ‫کانونی‬ ‫صفحه‬‫تصویری‬
‫تصویر‬

‫در‬‫پراش‬ ‫حالت‬:
‫میانی‬ ‫های‬ ‫لنز‬
‫صفحه‬ ‫روی‬ ‫بر‬
‫پشتی‬ ‫کانونی‬
‫شیئی‬ ‫لنزهای‬
‫می‬ ‫فوکوس‬
‫کنند‬.
‫ایجاد‬ ‫حالت‬ ‫در‬
‫تصویر‬:
‫بر‬ ‫فوکوس‬
‫صفحه‬ ‫روی‬
‫لنز‬ ‫تصویر‬
‫صورت‬ ‫شیئی‬
‫گیرد‬ ‫می‬.

‫تصویری‬ ‫لنزهای‬
•‫حدود‬ ‫شیئی‬ ‫لنزهای‬ ‫در‬ ‫شده‬ ‫ایجاد‬ ‫تصویر‬ ‫اولین‬
50-100‫دارند‬ ‫بزرگنمایی‬ ‫برابر‬.
•‫میانی‬ ‫های‬ ‫لنز‬ ‫سری‬ ‫چند‬ ‫توسط‬ ً‫ا‬‫نهایت‬ ‫تصویر‬ ‫این‬
‫حدود‬ ‫تا‬ ‫تصویری‬ ‫و‬1/000/000‫برابر‬‫می‬ ‫بزرگمایی‬
‫شود‬.
•‫فلوروسنت‬ ‫پرده‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫شده‬ ‫بزرگنمایی‬ ‫تصویر‬
‫گردد‬ ‫می‬ ‫تشکیل‬.

‫نمونه‬ ‫سازی‬ ‫آماده‬
•‫است‬ ‫مهمی‬ ‫و‬ ‫حساس‬ ‫العاده‬ ‫فوق‬ ‫مرحله‬.
•‫دارد‬ ‫آزمایش‬ ‫مورد‬ ‫ماده‬ ‫جنس‬ ‫به‬ ‫بستگی‬ ‫نمونه‬ ‫تولید‬ ‫های‬ ‫روش‬.
•‫ببرد‬ ‫زمان‬ ‫ها‬ ‫هفته‬ ‫تا‬ ‫است‬ ‫ممکن‬ ‫نمونه‬ ‫سازی‬ ‫آماده‬.
•‫سازی‬ ‫نمونه‬ ‫مهم‬ ‫های‬ ‫روش‬ ‫برخی‬TEM:
–‫شیمیایی‬ ‫پولیش‬ ‫و‬ ‫الکتروپولیش‬
–‫مکانیکی‬ ‫پولیش‬
–‫اتمی‬ ‫و‬ ‫یونی‬ ‫سایش‬
–‫آماده‬‫یونی‬ ‫پرتو‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫نمونه‬ ‫سازی‬‫متمرکز‬FIB
–‫رپلیکا‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫نمونه‬ ‫سازی‬ ‫آماده‬

‫الکتروپولیش‬
•‫برای‬ ‫مناسب‬ ‫روشی‬‫الکتریسیته‬ ‫هادی‬ ‫مواد‬‫مانند‬‫آلیاژها‬ ‫و‬ ‫فلزات‬‫است‬.
•‫آند‬ ‫از‬ ‫فلز‬ ،‫جریان‬ ‫عبور‬ ‫با‬ ‫و‬ ‫کیرد‬ ‫می‬ ‫قرار‬ ‫اکترولیت‬ ‫سلول‬ ‫در‬ ‫آند‬ ‫بصورت‬ ‫نمونه‬
(‫نمونه‬)‫کند‬ ‫می‬ ‫رسوب‬ ‫کاتد‬ ‫روی‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫حل‬.
•‫ضخامت‬ ‫با‬ ‫فلزی‬ ‫ورقه‬ ‫کردن‬ ‫نازک‬0.1mm‫ضخامت‬ ‫به‬1.0µm‫چند‬ ‫عرض‬ ‫در‬
‫گیرد‬ ‫می‬ ‫صورت‬ ‫دقیقه‬.
‫نمونه‬(‫آند‬)

‫شیمیایی‬ ‫پولیش‬
•‫مانند‬ ‫هادی‬ ‫غیر‬ ‫مواد‬ ‫برای‬‫ها‬ ‫شیشه‬ ،‫ها‬ ‫سرامیک‬
‫ها‬ ‫هادی‬ ‫نیمه‬ ‫و‬‫است‬ ‫مناسب‬.
•‫می‬ ‫استفاده‬ ‫کردن‬ ‫اچ‬ ‫برای‬ ‫ها‬ ‫اسید‬ ‫از‬ ‫مخلوطی‬ ‫از‬
‫شود‬.

‫نمونه‬ ‫دارنده‬ ‫نگه‬ ‫های‬ ‫مش‬

‫مکانیکی‬ ‫پولیش‬

‫اتمی‬ ‫و‬ ‫یونی‬ ‫سایش‬
•‫نمونه‬ ‫یک‬ ‫به‬ ‫انرژی‬ ‫پر‬ ‫های‬ ‫اتم‬ ‫یا‬ ‫ها‬ ‫یون‬ ‫از‬ ‫پرتویی‬ ‫اگر‬
‫برده‬ ‫بکار‬ ‫نمونه‬ ‫کردن‬ ‫نازک‬ ‫برای‬ ‫تواند‬ ‫می‬ ،‫شود‬ ‫تابانده‬
‫شود‬.
•‫های‬ ‫نمونه‬ ‫کردن‬ ‫نازک‬ ‫و‬ ‫سایش‬ ‫برای‬ ‫تفنگ‬ ‫دو‬ ‫از‬ ً‫ال‬‫معمو‬
TEM‫شود‬ ‫می‬ ‫استفاده‬:
–‫گازی‬ ‫تفنگ‬(‫آرگون‬ ‫گاز‬)
–‫میدان‬ ‫انتشار‬ ‫یونی‬ ‫تفنگ‬(‫مایع‬ ‫گالیم‬)

‫آرگون‬ ‫گاز‬ ‫بوسیله‬ ‫سایش‬

‫متمرکز‬ ‫یونی‬ ‫پرتو‬FIB
Focused Ion Beam
•‫می‬ ‫خال‬ ‫تحت‬ ‫مذاب‬ ‫گالیم‬ ‫به‬ ‫مناسب‬ ‫الکتریکی‬ ‫میدان‬ ‫یک‬ ‫اعمال‬ ‫با‬
‫بصورت‬ ‫و‬ ‫نمود‬ ‫تولید‬ ‫تیز‬ ‫بسیار‬ ‫نوک‬ ‫از‬ ‫مایع‬ ‫ی‬ ‫قطره‬ ‫یک‬ ‫توان‬
‫نمود‬ ‫خارج‬ ‫نانومتر‬ ‫چند‬ ‫عرض‬ ‫با‬ ‫پرتویی‬.

J. Mayer, L. A. Giannuzzi, T. Kamino, and J. Michael, MRS BULLETIN, Vol 32, MAY 2007

•‫مزایای‬FIB:
‫دیگری‬ ‫روش‬ ‫هیچ‬‫باال‬ ‫بسیار‬ ‫دقت‬‫روش‬ ‫ی‬FIB‫ندارد‬ ‫را‬.‫می‬ ‫بسیار‬ ‫دقت‬ ‫با‬
‫ضخامت‬ ‫به‬ ‫ای‬ ‫نمونه‬ ‫توان‬20nm‫نمود‬ ‫ایجاد‬ ‫را‬.
‫با‬ ‫نمونه‬ ‫سازی‬ ‫آماده‬FIB‫مطمئن‬ ‫و‬ ‫سریع‬ ‫بسیار‬‫است‬.‫حدود‬20‫و‬ ‫دقیقه‬
‫حداکثر‬4‫نمود‬ ‫تهیه‬ ‫را‬ ‫نمونه‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫ساعت‬.
‫روش‬FIB‫و‬ ‫است‬ ‫نمونه‬ ‫ذات‬ ‫و‬ ‫جنس‬ ‫از‬ ‫مستقل‬‫مواد‬ ‫از‬ ‫بسیاری‬ ‫طیف‬‫را‬
‫گردد‬ ‫می‬ ‫شامل‬.
•‫عیب‬FIB:
•FIB‫و‬ ‫یون‬ ‫القائ‬ ‫موجب‬ ‫تواند‬ ‫می‬‫رساندن‬ ‫آسیب‬‫گردد‬ ‫باقیمانده‬ ‫توده‬ ‫به‬.
‫متمرکز‬ ‫یونی‬ ‫پرتو‬FIB
Focused Ion Beam

‫نمونه‬ ‫با‬ ‫اکترون‬ ‫کنش‬ ‫برهم‬
‫اولیه‬ ‫الکترونهای‬
‫ثانویه‬ ‫الکترونهای‬
‫الکترونهای‬‫برگشتی‬
‫الکترونهای‬‫اوژه‬
‫پرتو‬‫های‬X
‫کاتودولومینانس‬(‫معمولی‬ ‫نور‬)
‫الکترونهای‬‫عبوری‬
‫االستیک‬ ‫تفرق‬‫االستیک‬ ‫غیر‬ ‫تفرق‬
SEM
،‫سازی‬ ‫تصویر‬
،‫آنالیز‬ ،‫پراش‬
‫توپوگرافی‬
‫سطح‬
TEM
‫تفکیک‬ ‫آنالیز‬
‫انرژی‬(EDS)
TEM
‫پراش‬ ‫و‬ ‫سازی‬ ‫تصویر‬
‫جذب‬

•‫االستیک‬ ‫تفرق‬:‫ولی‬ ‫دهد‬ ‫می‬ ‫تغییر‬ ‫اندکی‬ ‫را‬ ‫اولیه‬ ‫الکترون‬ ‫جهت‬
‫نمیدهد‬ ‫محسوسی‬ ‫تغییر‬ ‫آنرا‬ ‫انرژی‬.
•‫و‬ ‫هسته‬ ‫و‬ ‫ورودی‬ ‫الکترون‬ ‫بین‬ ‫واکنش‬ ‫ی‬ ‫نتیجه‬ ‫االستیک‬ ‫تفرق‬
‫است‬ ‫آن‬ ‫اطراف‬ ‫های‬ ‫الکترون‬ ‫تمام‬.
•‫است‬ ‫بیشتر‬ ‫بسیار‬ ‫کم‬ ‫زوایای‬ ‫در‬ ‫تفرق‬ ‫احتمال‬.
•‫یابد‬ ‫می‬ ‫کاهش‬ ،‫الکترونها‬ ‫انرژی‬ ‫افزایش‬ ‫با‬ ‫تفرق‬ ‫احتمال‬.
•‫است‬ ‫موثر‬ ‫مستقیم‬ ‫بطور‬ ‫االستیک‬ ‫تفرق‬ ،‫پراش‬ ‫الگوهای‬ ‫تهیه‬ ‫در‬.
‫در‬ ‫پراش‬ ‫الگوهای‬TEM
(Diffraction Patterns/DPs)

•‫در‬ ‫کلی‬ ‫بطور‬TEM‫پراش‬ ‫الگوی‬ ‫آوردن‬ ‫بدست‬ ‫برای‬ ‫اصلی‬ ‫روش‬ ‫دو‬
‫دارد‬ ‫وجود‬:
.1‫شده‬ ‫انتخاب‬ ‫ناحیه‬ ‫از‬ ‫پراش‬(Selected Area Diffraction / SAD)
‫قرار‬ ‫الکترونی‬ ‫پرتوی‬ ‫تاثیر‬ ‫تحت‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫انتخاب‬ ‫نمونه‬ ‫از‬ ‫مانند‬ ‫دایره‬ ‫ای‬ ‫ناحیه‬
‫گیرد‬ ‫می‬.
2.‫همگرا‬ ‫پرتو‬ ‫پراش‬(Convergent Beam Diffraction/ CBED)
‫گردد‬ ‫می‬ ‫متمرکز‬ ‫نمونه‬ ‫از‬ ‫کوچکی‬ ‫ی‬ ‫نقطه‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫پرتو‬

SAD CBED
‫موازی‬ ‫پرتوهای‬ ‫همگرا‬ ‫پرتوهای‬

(a‫آمورف‬ ‫کربن‬ ‫از‬ ‫الکترونی‬ ‫پراش‬ ‫الگوی‬.
(b‫شکل‬ ‫پراش‬ ‫ی‬ ‫زاویه‬ ‫با‬ ‫شدت‬ ‫تغییرات‬a.
(c‫طال‬ ‫بلور‬ ‫چند‬ ‫نمونه‬ ‫یک‬ ‫پراش‬ ‫اگوی‬.
(d‫آلومینیم‬ ‫کریستال‬ ‫تک‬ ‫یک‬ ‫پراش‬ ‫الگوی‬.

L-‫دوربین‬ ‫طول‬
λ-‫الکترونی‬ ‫پرتو‬ ‫موج‬ ‫طول‬
Lλ‫شود‬ ‫می‬ ‫نامیده‬ ‫دوربین‬ ‫ثابت‬
r-‫فاصله‬o‫توسط‬ ‫که‬ ‫ای‬ ‫نقطه‬ ‫تا‬
‫شده‬ ‫ایجاد‬ ‫پراشیده‬ ‫پرتوی‬
d-‫اتمی‬ ‫صفحات‬ ‫فاصله‬

‫ای‬ ‫نقطه‬ ‫پراش‬ ‫الگوهای‬
Diffraction Spot Patterns
(a‫کریستال‬ ‫تک‬ ‫یک‬ ‫پراش‬ ‫الگوی‬
(b‫دانه‬ ‫کمی‬ ‫تعداد‬ ‫با‬ ‫ریزساختار‬(‫پیچیده‬ ‫الگو‬
‫شود‬ ‫می‬ ‫دایره‬ ‫شبیه‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫تر‬)
(c‫اتفاقی‬ ‫های‬ ‫جهت‬ ‫با‬ ‫دانه‬ ‫زیادی‬ ‫تعداد‬(‫نقاط‬
‫دهند‬ ‫می‬ ‫دایره‬ ‫تشکیل‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫پیوسته‬ ‫بهم‬)
‫کنند‬ ‫می‬ ‫ایجاد‬ ‫را‬ ‫پراش‬ ،‫باشند‬ ‫الکترونی‬ ‫پرتوهای‬ ‫با‬ ‫موازی‬ ً‫ا‬‫تقریب‬ ‫که‬ ‫بلور‬ ‫از‬ ‫صفحاتی‬
‫کند‬ ‫می‬ ‫تغییر‬ ‫میکروساختار‬ ‫بودن‬ ‫کریستال‬ ‫پلی‬ ‫یا‬ ‫کریستال‬ ‫تک‬ ‫به‬ ‫بسته‬ ‫ای‬ ‫نقطه‬ ‫پراش‬

‫کیکوچی‬ ‫خطوط‬ ‫الگوی‬
‫از‬ ‫برخی‬ ، ‫کریستال‬ ‫ضخامت‬ ‫افزایش‬ ‫با‬
‫االستیک‬ ‫غیر‬ ‫بصورت‬ ‫که‬ ‫الکترونهایی‬
‫دوباره‬ ‫است‬ ‫ممکن‬ ،‫اند‬ ‫شده‬ ‫متفرق‬
‫که‬ ‫کنند‬ ‫حاصل‬ ‫تفرق‬ ‫االستیک‬ ‫بصورت‬
‫است‬ ‫کیکوچی‬ ‫خطوط‬ ‫آمدن‬ ‫بوجود‬ ‫عامل‬.
‫است‬ ‫تفرق‬ ‫زاویه‬ ‫تابع‬ ‫االستیک‬ ‫غیر‬ ‫تفرق‬ ‫شدت‬

•‫برای‬ ‫خطوط‬ ‫این‬ ‫از‬
‫دانه‬ ‫جهت‬ ‫تعیین‬
‫مرز‬ ‫یک‬ ‫طرف‬ ‫دو‬ ‫در‬
‫فرعی‬ ‫ی‬ ‫دانه‬
‫شود‬ ‫می‬ ‫استفاده‬.
‫کیکوچی‬ ‫خطوط‬ ‫الگوی‬

‫همگرا‬ ‫پرتوهای‬ ‫پراش‬ ‫الگوهای‬
CBED
•‫الکترونی‬ ‫تابش‬ ‫حالت‬ ‫این‬ ‫در‬
‫ای‬ ‫نقطه‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫همگرا‬ ‫بصورت‬
‫شود‬ ‫می‬ ‫تابیده‬ ‫نمونه‬ ‫از‬ ‫کوچک‬.
•‫هایی‬ ‫دیسک‬ ‫بصورت‬ ‫پراش‬ ‫الگوی‬
‫در‬ ‫مهمی‬ ‫اطالعات‬ ‫که‬ ‫هستند‬
‫دارند‬ ‫بر‬ ‫در‬ ‫نمونه‬ ‫مورد‬.

•،‫ها‬ ‫دیسک‬ ‫ساختار‬ ‫تحلیل‬ ‫و‬ ‫تجزیه‬ ‫با‬
،‫نمونه‬ ‫ضخامت‬ ‫مورد‬ ‫در‬ ‫اطالعاتی‬
‫شبکه‬ ‫های‬ ‫پارامتر‬ ‫و‬ ‫بلوری‬ ‫ساختار‬
‫آید‬ ‫می‬ ‫بدست‬.
•‫مطالعه‬ ‫برای‬ ‫تکنیک‬ ‫این‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
‫بس‬ ‫ذرات‬‫ی‬‫کوچک‬ ‫ار‬(‫نانوکریستالها‬)
‫در‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫مناسب‬ ‫بسیار‬
‫برای‬ ‫مکملی‬ ‫روش‬ ‫کریستالوگرافی‬
‫پرتوی‬ ‫پراش‬X‫باشد‬ ‫می‬.
‫همگرا‬ ‫پرتوهای‬ ‫پراش‬ ‫الگوهای‬
CBED

‫در‬ ‫تصویر‬ ‫تشکیل‬ ‫نحوه‬TEM
•‫وسیله‬ ‫به‬ ‫تصویربرداری‬TEM‫در‬‫حالتهای‬‫مختلف‬
‫شود‬ ‫می‬ ‫انجام‬‫که‬‫مهم‬‫از‬ ‫عبارتند‬ ‫آنها‬ ‫ترین‬:
‫معمولی‬ ‫تصویربرداری‬
‫میدان‬ ‫تصویربرداری‬‫تاریک‬(Bright Field, BF)
‫میدان‬ ‫تصویربرداری‬‫روشن‬(Dark Field, DF)

‫معمولی‬ ‫برداری‬ ‫تصویر‬
•‫پرتوهای‬ ‫تمامی‬ ‫از‬ ‫روش‬ ‫این‬ ‫در‬
‫عبوری‬(‫و‬ ‫پراشیده‬ ‫پرتوهای‬ ‫شامل‬
‫پراشیده‬ ‫غیر‬)‫تصویر‬ ‫ایجاد‬ ‫برای‬
‫شود‬ ‫می‬ ‫استفاده‬.
•‫تصویر‬ ‫وضوح‬(Resolution)‫در‬
‫است‬ ‫ضعیف‬ ‫حالت‬ ‫این‬.

‫روشن‬ ‫میدان‬ ‫برداری‬ ‫تصویر‬
BF Imaging
•‫پراشیده‬ ‫پرتوهای‬ ‫از‬ ‫تنها‬ ‫حالت‬ ‫این‬ ‫در‬
‫نشده‬‫استفاده‬ ‫تصویر‬ ‫تهیه‬ ‫برای‬‫می‬
‫شود‬.
•‫در‬ ‫پراشیده‬ ‫نهای‬ ‫الکترو‬ ‫حالت‬ ‫این‬ ‫در‬
‫درنهایت‬ ‫و‬ ‫ندارند‬ ‫دخالتی‬ ‫تصویر‬ ‫تولید‬
‫تصویر‬ ‫وضوح‬‫می‬ ‫افزایش‬‫یابد‬.

‫تاریک‬ ‫میدان‬ ‫تصویربرداری‬
DF Imaging
•‫حالت‬ ‫این‬ ‫در‬‫تنها‬‫بخشی‬‫پرتوهای‬ ‫از‬
‫برای‬ ‫نمونه‬ ‫از‬ ‫شده‬ ‫پراشیده‬
‫می‬ ‫قرار‬ ‫استفاده‬ ‫مورد‬ ‫تصویربرداری‬
‫گیرند‬.

‫مقایسه‬BF‫و‬DF

‫تصاویر‬ ‫مزایای‬TEM
•‫کریستالی‬ ‫عیوب‬ ‫بررسی‬
•‫دانه‬ ‫مرز‬ ، ‫ها‬ ‫نابجایی‬
•‫اندازه‬ ‫و‬ ‫شکل‬ ‫از‬ ‫برداری‬ ‫تصویر‬
‫ذرات‬
•‫و‬...
‫دانه‬ ‫مرز‬
‫ای‬ ‫لبه‬ ‫های‬ ‫نابجایی‬
‫پیچی‬ ‫های‬ ‫نابجایی‬

Hitachi 200
KeV STEM
JEOL 200 KeV
STEM/TEM

Nion Ultra HighVaccum
200 Kev, Super STEM
FEI Titan

‫منابع‬
1. David B. Williams, C. Barry Carter-Transmission electron
microscopy, a textbook for materials science, Springer (2009).
2. Jürgen Thomas, Thomas Gemming , Analytical Transmission
Electron Microscopy-An Introduction for Operators, Springer (2014).
3. P.J. Goodhew, J.Humphreys, R. Beanland, Electron Microscopy and
Analysis, Tylor & Francis (2001)
4. Brent Fultz , James Howe, Transmission Electron Microscopy and
Diffractometry of Materials, Springer (2008)
5. J. Mayer, L. A. Giannuzzi, T. Kamino, and J. Michael, MRS
BULLETIN, Vol 32, MAY (2007(
6.‫نوین‬ ‫های‬ ‫روش‬ ‫و‬ ‫الکترونی‬ ‫های‬ ‫میکروسکوپ‬ ‫کاربرد‬ ‫و‬ ‫اصول‬ ،‫ذوالفقاری‬ ،‫سرپولکی‬ ،‫کاویانی‬ ،‫مرعشی‬
‫ایران‬ ‫صنعت‬ ‫و‬ ‫علم‬ ‫دانشگاه‬ ‫انتشارات‬ ،‫مواد‬ ‫آنالیز‬1393
7.،‫ایساتیس‬ ‫فدک‬ ‫انتشارات‬ ،‫مواد‬ ‫آنالیز‬ ‫و‬ ‫شناخت‬ ‫نوین‬ ‫روشهای‬ ‫با‬ ‫آشنایی‬ ،‫مهریزی‬ ‫ابویی‬ ،‫تالفی‬
1385
8.‫فرد‬ ‫اسدی‬،‫همکاران‬ ‫و‬‫نانو‬ ‫فناوری‬ ‫آزمایشگاهی‬ ‫تجهیزات‬ ‫با‬ ‫آشنایی‬:‫تعیین‬ ‫و‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬
،‫مشخصات‬‫فناوری‬ ‫توسعه‬ ‫ویژه‬ ‫ستاد‬ ‫دبیرخانه‬،‫نانو‬1384
9.،‫نانو‬ ‫آوری‬ ‫فن‬ ‫نامه‬ ‫ماه‬‫فروردین‬ ‫دهم‬ ‫سال‬90‫شماره‬1‫پیاپی‬162‫صفحه‬ ،30‫و‬31

TEM, Transmission Electron Microscopy & Diffraction Patterns, by Mr. Govahi

TEM, Transmission Electron Microscopy & Diffraction Patterns, by Mr. Govahi

More Related Content

Similar to TEM, Transmission Electron Microscopy & Diffraction Patterns, by Mr. Govahi (20)

TEM, Transmission Electron Microscopy & Diffraction Patterns, by Mr. Govahi