電子能量損失譜儀EELS在材料科學(xué)中的應(yīng)用課件

電子能量損失譜儀

在材料科學(xué)中的應(yīng)用電子與樣品的相互作用電子與樣品的相互作用電子的非彈性散射透射電鏡和電子能量損失譜儀Projectcrossover掃描透射電鏡和電子能量損失譜儀調(diào)整EELS位置的3種途徑1磁棱鏡energyshift2高壓mapping3DrifttubeEELS像模式光路圖EELS的聚焦和AC雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償聚焦和補(bǔ)償：0峰變高變窄和穩(wěn)定CCD的尺寸：1Kx1K2Kx2K動(dòng)態(tài)范圍：14比特：0~1638316比特：0~65535冷卻1小時(shí)以上避免使用強(qiáng)電子束照射:零損失峰，透射斑CCD結(jié)構(gòu)示意圖EELS包含的信息Themainexci-tationallowedforcoreelec-tronsobeysthedipoleselectionrule:K-edgeabsorptionL1-edgeabsorptionL2,3-edgeabsorption1s2s3s2p3p3dM1-edgeabsorptionM2,3-edgeabsorptionS-likeP-likeD-likeEf內(nèi)殼層電子的激發(fā)和躍遷內(nèi)層電子激發(fā)和能帶結(jié)構(gòu)內(nèi)殼層電子的激發(fā)符號(hào)規(guī)定電子能量損失譜和X射線能譜EELS的優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，分辨率高會(huì)聚角和接收角的測(cè)量EELS的特征角樣品厚度對(duì)EELS的影響樣品厚度對(duì)EELS的影響:多次散射樣品厚度的影響:非彈性散射平均自由程樣品厚度的影響:等離子損失譜樣品厚度的影響:最佳厚度退卷積退卷積:Fourierratio方法消除譜儀的影響退卷積：Fourierratio方法EELS的背底扣除：指數(shù)定律EELS的背底扣除:窗口位置的影響EELS的背底扣除:

指數(shù)定律失效等離子散射可以看作是多體散射問題，根據(jù)電磁場(chǎng)理論介質(zhì)的損失函數(shù)可以推導(dǎo)出了二階微分散射截面的表達(dá)形式：被稱為損失函數(shù)，

ε為介質(zhì)的介電常數(shù)

在介電理論中，低能損失譜的應(yīng)用:損失函數(shù)根據(jù)Kramers-Kronig關(guān)系:求出相應(yīng)的實(shí)部從電子能量損失譜可以得到的虛部

，得到材料的復(fù)介電常數(shù)Kramers-Kronig分析低能量損失的應(yīng)用：介電常數(shù)電離損失峰分析：峰位的確定拐點(diǎn)二階微分：確定電離損失峰峰位拐點(diǎn)拐點(diǎn)二階微分：微量元素分析成分定量分析1退卷積2扣背底3散射截面計(jì)算近邊精細(xì)結(jié)構(gòu)近邊精細(xì)結(jié)構(gòu):碳和碳化物近邊精細(xì)結(jié)構(gòu):過渡族金屬氧化物近邊精細(xì)結(jié)構(gòu):硼化物近邊精細(xì)結(jié)構(gòu)：化學(xué)位移(離子鍵）近邊精細(xì)結(jié)構(gòu)：化學(xué)位移(共價(jià)鍵）近邊精細(xì)結(jié)構(gòu)(5)近邊精細(xì)結(jié)構(gòu):分子軌道近邊精細(xì)結(jié)構(gòu):八面體結(jié)構(gòu)近邊精細(xì)結(jié)構(gòu)：八面體結(jié)構(gòu)和四面體結(jié)構(gòu)近邊精細(xì)結(jié)構(gòu):過渡族金屬L23近邊精細(xì)結(jié)構(gòu):氧化銅的L23Dipolerule:

L3:2p3/2to3d3/2,3d5/2;L2:2p1/2to3d3/2近邊精細(xì)結(jié)構(gòu):確定錳元素的價(jià)態(tài)近邊精細(xì)結(jié)構(gòu):過渡族金屬的L3/L2EXELFS模型EXELFS分析

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取向效應(yīng):散射幾何取向效應(yīng):石墨的ELNES取向效應(yīng):石墨的EXELFSSubstitutional/interstitutionalimpurityidentificationAtomrowselectivity取向效應(yīng)：ALCHEMI(改變s)S<0S>0Fig.11<11-20>projectionofthewurtziteGaNstructuremodel.Thedirectionofthecation(Ga)totheanion(N)isdefinedas[0001]intherealspace.[0001]GaN取向效應(yīng):ALCHEMI(改變g)氮化鎵的極性Fig.13Thecalculatedthickness-averagedelectroncurrentdensityacrossaunitcellat(0002)(a),and(000-2)(b)Braggconditionsfortheimpactparameterb=0.0nm(withoutdelocalization),0.073nm,and0.087nm.Thesamplethicknessis0.40002.取向效應(yīng):氮化鎵的極性

Fig.12ComparisonoftheEELspectraacquiredat(0002)and(000-2)Braggconditions.TheinsetisthemagnifiedNK-edge.取向效應(yīng):氮化鎵的極性Fig.16Thedifferenceofthecalculatedaveraged-thicknesselectroncurrentdensityvs.thesamplethickness.Thethicknessisexpressedinunitsofthetwo-beamextinctiondistance0002.Thedifferenceofthecalculatedaveraged-thicknesselectroncurrentdensitydoesnotchangesignwhenthethicknesschanges.取向效應(yīng):氮化鎵的極性GaAsEELSSpectrometerAnnularDetector1.4?AsGaObjectiveLens

Formsa1.3?ProbeIμZ2Z=31Z=3319881998InventedbyCrewein1960’sIncoherentimagingwithelectronsAtomicresolutionspectroscopyNowstandardonallcommercialTEMsZ-ContrastScanningTransmissionElectronMicroscopySpatiallyresolvedEELS(1)電子的非彈性散射能量損失譜中的主要信息低能損失區(qū)0~50eV 1樣品厚度 2復(fù)介電