Kính hiển vi điện tử truyền qua có độ phân giải cao (HRTEM hoặc HREM) là độ tương phản pha (độ tương phản của hình ảnh kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao được hình thành bởi sự lệch pha giữa sóng chiếu tổng hợp và sóng nhiễu xạ, Nó được gọi là kính tương phản pha. đưa ra một sự sắp xếp nguyên tử của hầu hết các vật liệu tinh thể.
Kính hiển vi điện tử truyền qua có độ phân giải cao bắt đầu vào những năm 1950. Năm 1956, JWMenter quan sát trực tiếp các dải song song của 12 th đồng phthalocyanine với độ phân giải của kính hiển vi điện tử truyền 8, và mở kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao. Cánh cửa phẫu thuật. Đầu những năm 1970, năm 1971, Iijima Chengman đã sử dụng TEM với độ phân giải 3,5 để chụp ảnh tương phản pha của Ti2Nb10O29 và quan sát trực tiếp hình chiếu của nhóm nguyên tử dọc theo chùm electron tới. Đồng thời, nghiên cứu về lý thuyết hình ảnh và công nghệ phân tích hình ảnh độ phân giải cao cũng đã đạt được tiến bộ quan trọng. Trong những năm 1970 và 1980, công nghệ kính hiển vi điện tử liên tục được cải tiến và độ phân giải được cải thiện rất nhiều. Nói chung, TEM lớn đã có thể đảm bảo độ phân giải tinh thể là 1,44 và độ phân giải chấm từ 2 đến 3. HRTEM không chỉ có thể quan sát hình ảnh rìa mạng phản ánh khoảng cách giữa các tầng, mà còn quan sát hình ảnh cấu trúc của sự sắp xếp các nguyên tử hoặc nhóm trong cấu trúc tinh thể phản ứng. Gần đây, nhóm của Giáo sư David A. Muller tại Đại học Cornell, Hoa Kỳ đã sử dụng công nghệ hình ảnh nhiều lớp và máy dò mảng kính hiển vi điện tử phát triển độc lập để đạt được độ phân giải không gian 0,39 trong điều kiện hình ảnh năng lượng chùm tia điện tử thấp.
Hiện nay, kính hiển vi điện tử truyền qua thường có khả năng thực hiện HRTEM. Các kính hiển vi điện tử truyền qua được phân thành hai loại: độ phân giải cao và phân tích. TEM độ phân giải cao được trang bị một mảnh cực mục tiêu có độ phân giải cao và kết hợp màng ngăn, làm cho góc nghiêng của bảng mẫu nhỏ, dẫn đến hệ số quang sai hình cầu mục tiêu nhỏ hơn; trong khi TEM phân tích đòi hỏi một lượng lớn hơn cho các phân tích khác nhau. Góc nghiêng của giai đoạn mẫu, do đó, cực của ống kính vật kính được sử dụng khác với loại có độ phân giải cao, do đó ảnh hưởng đến độ phân giải. Nhìn chung, TEM độ phân giải cao 200 kev có độ phân giải 1,9, trong khi TEM phân tích 200 kev có 2,3. Nhưng điều này không ảnh hưởng đến hình ảnh phân tích TEM chụp ảnh độ phân giải cao.

Như được hiển thị trong Hình 1, sơ đồ đường quang của quá trình chụp ảnh kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao, khi một chùm electron có bước sóng nhất định (λ) xảy ra trên một tinh thể có mặt phẳng tinh thể d, điều kiện Bragg (2dsin = λ) được thỏa mãn, Một sóng nhiễu xạ được tạo ra ở một góc (2θ). Sóng nhiễu xạ này hội tụ trên mặt phẳng tiêu cự phía sau của vật kính để tạo thành một điểm nhiễu xạ (trong kính hiển vi điện tử, một điểm nhiễu xạ thường xuyên hình thành trên mặt phẳng tiêu cự phía sau được chiếu lên màn hình phốt pho, được gọi là mô hình nhiễu xạ electron ). Khi sóng nhiễu xạ trên mặt phẳng tiêu cự tiếp tục di chuyển về phía trước, sóng nhiễu xạ được tổng hợp, một hình ảnh phóng to (hình ảnh hiển vi điện tử) được hình thành trên mặt phẳng hình ảnh, và hai hoặc nhiều điểm dừng của vật kính lớn hơn có thể được chèn vào tiêu cự phía sau máy bay. Hình ảnh giao thoa sóng, được gọi là kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao, được gọi là hình ảnh hiển vi điện tử có độ phân giải cao (hình ảnh hiển vi có độ phân giải cao).
Như đã đề cập ở trên, hình ảnh kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao là hình ảnh hiển vi tương phản pha được hình thành bằng cách truyền chùm tia truyền qua của mặt phẳng tiêu cự của thấu kính vật kính và một số chùm tia nhiễu xạ qua con ngươi mục tiêu, do sự kết hợp pha của chúng. Do sự khác biệt về số lượng chùm tia nhiễu xạ tham gia vào hình ảnh, hình ảnh có độ phân giải cao của các tên khác nhau được thu được. Do các điều kiện nhiễu xạ và độ dày mẫu khác nhau, các vi sóng điện tử có độ phân giải cao với thông tin cấu trúc khác nhau có thể được chia thành năm loại: rìa lưới, hình ảnh cấu trúc một chiều, hình ảnh mạng hai chiều (hình ảnh một ô), hai chiều hình ảnh cấu trúc (hình ảnh tỷ lệ nguyên tử: hình ảnh cấu trúc tinh thể), hình ảnh đặc biệt.
Rìa lưới: Nếu một chùm truyền trên mặt phẳng tiêu cự phía sau được chọn bởi thấu kính vật kính và một chùm nhiễu xạ giao thoa với nhau, sẽ có một mẫu rìa một chiều với cường độ thay đổi định kỳ (như được hiển thị bởi tam giác đen trong Hình 2 (f)) Đây là sự khác biệt giữa rìa mạng và hình ảnh mạng tinh thể và hình ảnh cấu trúc, không yêu cầu chùm electron phải song song chính xác với mặt phẳng mạng. Trên thực tế, trong quan sát các tinh thể, kết tủa và tương tự, các rìa mạng thường thu được bằng cách giao thoa giữa sóng chiếu và sóng nhiễu xạ. Nếu một mẫu nhiễu xạ electron của một chất như tinh thể được chụp ảnh, một vòng thờ phượng sẽ xuất hiện như thể hiện trong (a) của Hình 2.

Hình ảnh cấu trúc một chiều: Nếu mẫu có độ nghiêng nhất định, do đó chùm tia điện tử song song với mặt phẳng tinh thể nhất định của tinh thể, nó có thể thỏa mãn mô hình nhiễu xạ nhiễu xạ một chiều như trong Hình 2 (b) ( phân bố đối xứng đối với điểm truyền) Mô hình nhiễu xạ). Trong mẫu nhiễu xạ này, hình ảnh có độ phân giải cao được chụp trong điều kiện lấy nét tối ưu khác với rìa mạng và hình ảnh cấu trúc một chiều chứa thông tin của cấu trúc tinh thể, nghĩa là hình ảnh cấu trúc một chiều thu được, như được hiển thị trong hình 3 (hình ảnh cấu trúc một chiều có độ phân giải cao của oxit siêu dẫn dựa trên Bi được hiển thị.
Hình ảnh mạng hai chiều: Nếu chùm electron là sự cố song song với một trục tinh thể nhất định, có thể thu được mẫu nhiễu xạ hai chiều (phân bố đối xứng hai chiều đối với điểm truyền trung tâm, như hình 2 (c) ). Đối với một mô hình nhiễu xạ electron như vậy. Trong vùng lân cận của điểm truyền, một sóng nhiễu xạ phản xạ tế bào đơn vị tinh thể xuất hiện. Trong hình ảnh hai chiều được tạo bởi sự giao thoa giữa sóng nhiễu xạ và sóng truyền, hình ảnh mạng hai chiều hiển thị ô đơn vị có thể được quan sát và hình ảnh này chứa thông tin trên thang đo ô đơn vị. Tuy nhiên, thông tin không chứa thang đo nguyên tử (sắp xếp nguyên tử), nghĩa là hình ảnh mạng hai chiều là hình ảnh mạng hai chiều của silicon đơn tinh thể như trong Hình 3 (d).
Hình ảnh cấu trúc hai chiều: thu được mẫu nhiễu xạ như trong hình 2 (d). Khi hình ảnh kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao được quan sát với kiểu nhiễu xạ như vậy, sóng nhiễu xạ càng liên quan đến hình ảnh, thông tin chứa trong hình ảnh có độ phân giải cao cũng càng nhiều. Hình ảnh cấu trúc hai chiều có độ phân giải cao của oxit siêu dẫn Tl2Ba2CuO6 được hiển thị trong Hình 3 (e). Tuy nhiên, nhiễu xạ của phía bước sóng cao với giới hạn độ phân giải cao hơn của kính hiển vi điện tử không có khả năng tham gia vào hình ảnh của thông tin cấu trúc chính xác và trở thành nền. Do đó, trong phạm vi cho phép của độ phân giải. Bằng cách tạo ảnh với càng nhiều sóng nhiễu xạ càng tốt, có thể thu được hình ảnh chứa thông tin chính xác về sự sắp xếp các nguyên tử trong ô đơn vị. Hình ảnh cấu trúc chỉ có thể được quan sát trong một vùng mỏng bị kích thích bởi mối quan hệ tỷ lệ giữa sóng tham gia vào hình ảnh và độ dày của mẫu.

Hình ảnh đặc biệt: Trên mẫu nhiễu xạ của mặt phẳng tiêu cự phía sau, việc chèn khẩu độ chỉ chọn hình ảnh sóng cụ thể để có thể quan sát hình ảnh tương phản của thông tin cấu trúc cụ thể. Một ví dụ điển hình của nó là một cấu trúc có trật tự như thế nào. Mẫu nhiễu xạ electron tương ứng được hiển thị trong Hình 2 (e) là mẫu nhiễu xạ electron của hợp kim theo thứ tự Au, Cd. Cấu trúc được sắp xếp dựa trên cấu trúc lập phương tập trung vào mặt, trong đó các nguyên tử Cd được sắp xếp theo thứ tự. Hình 2 (e) mẫu nhiễu xạ electron là yếu ngoại trừ các phản xạ mạng cơ bản của các chỉ số (020) và (008). Phản xạ mạng tinh thể, sử dụng thấu kính vật kính để trích xuất phản xạ mạng cơ bản, sử dụng sóng truyền và hình ảnh phản xạ mạng tinh thể, chỉ các nguyên tử Cd có điểm sáng hoặc điểm tối như độ phân giải cao như trong Hình 4.

Như được hiển thị trong Hình 4, hình ảnh có độ phân giải cao được hiển thị thay đổi theo độ dày của mẫu gần tiêu cự dưới độ phân giải cao tối ưu. Do đó, khi chúng ta có được hình ảnh có độ phân giải cao, chúng ta không thể nói đơn giản hình ảnh có độ phân giải cao là gì. Trước tiên chúng ta phải thực hiện một mô phỏng máy tính để tính toán cấu trúc của vật liệu dưới các độ dày khác nhau. Một hình ảnh độ phân giải cao của các chất. Một loạt các hình ảnh có độ phân giải cao được tính toán bởi máy tính được so sánh với các hình ảnh có độ phân giải cao mà thí nghiệm thu được để xác định hình ảnh có độ phân giải cao mà thí nghiệm thu được. Hình ảnh mô phỏng máy tính được hiển thị trong Hình 5 được so sánh với hình ảnh có độ phân giải cao mà thí nghiệm thu được.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

viTiếng Việt