Microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM ou HREM) é o contraste de fase (o contraste de imagens de microscopia eletrônica de alta resolução é formado pela diferença de fase entre a onda projetada sintetizada e a onda difratada, é chamada de contraste de fase). Microscopia, que fornece um arranjo atômico da maioria dos materiais cristalinos.
A microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução começou na década de 1950. Em 1956, o JWMenter observou diretamente tiras paralelas de ftalocianina de cobre de 12 Å com uma resolução de microscópio eletrônico de transmissão de 8 Å e abriu a microscopia eletrônica de alta resolução. A porta para a cirurgia. No início dos anos 1970, em 1971, Iijima Chengman usou um TEM com uma resolução de 3,5 Å para capturar a imagem de contraste de fase do Ti2Nb10O29 e observou diretamente a projeção do grupo atômico ao longo do feixe de elétrons incidente. Ao mesmo tempo, a pesquisa sobre a teoria da imagem de alta resolução e a tecnologia de análise também fez importantes progressos. Nas décadas de 1970 e 1980, a tecnologia do microscópio eletrônico foi aprimorada continuamente e a resolução foi bastante aprimorada. Geralmente, o grande TEM conseguiu garantir uma resolução de cristal de 1,44 Å e uma resolução de pontos de 2 a 3 Å. O HRTEM pode não apenas observar a imagem da franja da rede refletindo o espaçamento interplanar, mas também observar a imagem estrutural do átomo ou arranjo do grupo na estrutura do cristal de reação. Recentemente, a equipe do professor David A. Muller, na Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, usou a tecnologia de imagem laminada e um detector de pixel de microscópio eletrônico desenvolvido de forma independente para obter uma resolução espacial de 0,39 Å sob condições de imagem com baixo feixe de elétrons.
Atualmente, os microscópios eletrônicos de transmissão geralmente são capazes de realizar HRTEM. Esses microscópios eletrônicos de transmissão são classificados em dois tipos: alta resolução e analítico. O TEM de alta resolução é equipado com uma peça de pólo objetivo de alta resolução e uma combinação de diafragma, o que torna o ângulo de inclinação da mesa de amostra pequeno, resultando em um menor coeficiente de aberração esférica objetivo; enquanto o TEM analítico requer uma quantidade maior para várias análises. O ângulo de inclinação do estágio de amostra, de modo que o suporte da haste da lente objetiva é usado de maneira diferente do tipo de alta resolução, afetando a resolução. Em geral, um TEM de alta resolução de 200 kev tem uma resolução de 1,9 Å, enquanto um TEM analítico de 200 kev tem um 2,3 Å. Mas isso não afeta a TEM analítica que captura a imagem de alta resolução.

Como mostrado na Fig. 1, o diagrama do caminho óptico do processo de imagem por microscopia eletrônica de alta resolução, quando um feixe de elétrons com um certo comprimento de onda (λ) é incidente em um cristal com espaçamento de plano de cristal d, a condição de Bragg (2dsin θ = λ) for satisfeito, Uma onda difratada é gerada em um ângulo (2θ). Essa onda difratada converge no plano focal traseiro da lente objetiva para formar um ponto de difração (em um microscópio eletrônico, um ponto de difração regular formado no plano focal traseiro é projetado na tela de fósforo, que é o chamado padrão de difração de elétrons ) Quando a onda difratada no plano focal traseiro continua a avançar, a onda difratada é sintetizada, uma imagem ampliada (imagem microscópica eletrônica) é formada no plano da imagem e duas ou mais pupilas grandes de lentes objetivas podem ser inseridas no foco traseiro avião. A imagem por interferência de ondas, denominada microscopia eletrônica de alta resolução, é denominada imagem microscópica eletrônica de alta resolução (imagem microscópica de alta resolução).
Como mencionado acima, a imagem microscópica eletrônica de alta resolução é uma imagem microscópica de contraste de fase formada pela passagem do feixe transmitido do plano focal da lente objetiva e dos vários feixes difratados através da pupila objetiva, devido à sua coerência de fase. Devido à diferença no número de feixes difratados participantes da geração de imagens, são obtidas imagens de alta resolução de nomes diferentes. Devido às diferentes condições de difração e espessura da amostra, as micrografias eletrônicas de alta resolução com diferentes informações estruturais podem ser divididas em cinco categorias: franjas de treliça, imagens estruturais unidimensionais, imagens de treliça bidimensional (imagens de célula única), bidimensionais imagem da estrutura (imagem em escala atômica: imagem da estrutura cristalina), imagem especial.
Franjas de treliça: Se um feixe de transmissão no plano focal traseiro for selecionado pela lente objetiva e um feixe de difração interferir entre si, é obtido um padrão de franja unidimensional com uma mudança periódica de intensidade (como mostrado pelo triângulo preto em Fig. 2 (f)) Essa é a diferença entre uma franja de rede e uma imagem de rede e uma imagem estrutural, que não exige que o feixe de elétrons seja exatamente paralelo ao plano da rede. Na verdade, na observação de cristalitos, precipitados e similares, as franjas de treliça são frequentemente obtidas por interferência entre uma onda de projeção e uma onda de difração. Se um padrão de difração de elétrons de uma substância como cristalitos for fotografado, um anel de adoração aparecerá como mostrado na (a) da Fig. 2.

Imagem da estrutura unidimensional: se a amostra tiver uma certa inclinação, de modo que o feixe de elétrons seja paralelo a um determinado plano de cristal do cristal, ele pode satisfazer o padrão de difração de difração unidimensional mostrado na Fig. 2 (b) ( distribuição simétrica em relação ao ponto de transmissão) Padrão de difração). Nesse padrão de difração, a imagem de alta resolução obtida sob a condição de foco ideal é diferente da franja da rede e a imagem da estrutura unidimensional contém as informações da estrutura do cristal, ou seja, a imagem da estrutura unidimensional obtida, como mostrado na Fig. 3 (uma imagem estrutural unidimensional de alta resolução do óxido supercondutor de base bi-mostrada.
Imagem bidimensional da rede: Se o feixe de elétrons é incidente paralelo a um determinado eixo da fita de cristal, pode ser obtido um padrão de difração bidimensional (distribuição simétrica bidimensional em relação ao ponto de transmissão central, mostrada na Fig. 2 (c )). Para esse padrão de difração de elétrons. Nas proximidades do ponto de transmissão, uma onda de difração refletindo a célula da unidade de cristal aparece. Na imagem bidimensional gerada pela interferência entre a onda difratada e a onda transmitida, pode ser observada uma imagem bidimensional em rede mostrando a célula unitária, e essa imagem contém informações na escala celular unitária. No entanto, as informações que não contêm uma escala atômica (em arranjo atômico), ou seja, uma imagem em rede bidimensional são uma imagem em rede bidimensional do silício de cristal único, como mostrado na Fig. 3 (d).
Imagem da estrutura bidimensional: É obtido um padrão de difração como mostrado na Fig. 2 (d). Quando uma imagem de microscópio eletrônico de alta resolução é observada com esse padrão de difração, mais ondas de difração envolvidas na geração de imagens, as informações contidas na imagem de alta resolução também são maiores. Uma imagem de estrutura bidimensional de alta resolução do óxido supercondutor Tl2Ba2CuO6 é mostrada na Fig. 3 (e). No entanto, é improvável que a difração do lado de comprimento de onda alto com maior limite de resolução do microscópio eletrônico participe da geração de imagens das informações corretas da estrutura e se torne o plano de fundo. Portanto, dentro do intervalo permitido pela resolução. Ao gerar imagens com o maior número possível de ondas difratadas, é possível obter uma imagem contendo as informações corretas do arranjo de átomos na célula unitária. A imagem da estrutura só pode ser observada em uma região delgada excitada pela relação proporcional entre a onda que participa da imagem e a espessura da amostra.

Imagem especial: No padrão de difração do plano focal traseiro, a inserção da abertura seleciona apenas a imagem de onda específica para poder observar a imagem do contraste da informação estrutural específica. Um exemplo típico disso é uma estrutura ordenada como. O padrão de difração de elétrons correspondente é mostrado na Fig. 2 (e) como o padrão de difração de elétrons da liga ordenada por Au, Cd. A estrutura ordenada é baseada em uma estrutura cúbica centrada na face na qual os átomos de Cd são organizados em ordem. Fig. 2 (e) os padrões de difração de elétrons são fracos, exceto pelas reflexões básicas da rede dos índices (020) e (008). Reflexão ordenada da estrutura, usando a lente objetiva para extrair a reflexão básica da estrutura, usando ondas de transmissão e imagens ordenadas da reflexão da estrutura, apenas átomos de Cd com pontos brilhantes ou pontos escuros, como alta resolução, como mostrado na Fig. 4.

Conforme mostrado na Fig. 4, a imagem de alta resolução mostrada varia com a espessura da amostra perto do foco desfocado de alta resolução ideal. Portanto, quando obtemos uma imagem de alta resolução, não podemos simplesmente dizer qual é a imagem de alta resolução. Primeiro, precisamos fazer uma simulação por computador para calcular a estrutura do material sob diferentes espessuras. Uma imagem de alta resolução da substância. Uma série de imagens de alta resolução calculadas pelo computador são comparadas com as imagens de alta resolução obtidas pelo experimento para determinar as imagens de alta resolução obtidas pelo experimento. A imagem de simulação por computador mostrada na Fig. 5 é comparada com a imagem de alta resolução obtida pelo experimento.
Este artigo é organizado pelo consultor de tecnologia da coluna da pessoa material.

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