[發(fā)明專利]一種測量透射電子顯微鏡照明電子束偏離光軸的大小和方向的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610817787.X
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN106645219B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 陳江華;明文全;段石云;伍翠蘭
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;H01J37/26
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

1.一種精確測量透射電鏡中照明電子束偏離光軸的大小和方向的方法，其特征在于：利用透射電鏡高分辨圖像功率譜中的非線性反射光斑點的相位隨欠焦量呈線性變化的規(guī)律來求解照明電子束偏離光軸的大小和方向；所述非線性反射光斑點由電子衍射中大小相等、方向相反的衍射矢量貢獻產(chǎn)生。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種精確測量透射電鏡中照明電子束偏離光軸的大小和方向的方法，其特征在于：

所述非線性反射光斑點的相位與欠焦量呈線性關系，其斜率的表示式為(2)式；

(2)式中，

s為斜率，

是功率譜中該非線性反射光斑點離圖像中心像素的位移，單位為

λ是入射電子的波長，單位為

π是圓周率；

是電子束的偏離光軸的偏離矢量，單位為為所求量。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種精確測量透射電鏡中照明電子束偏離光軸的大小和方向的方法，其特征在于：

在每張透射電鏡高分辨圖像功率譜中測量兩個或兩個以上所述非線性反射光斑點的相位，并測量其各自相位隨欠焦量的變化關系，利用公式(2)建立方程組，根據(jù)方程組求解出電子束偏離光軸的大小和方向。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種精確測量透射電鏡中照明電子束偏離光軸的大小和方向的方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟一

任意選取一種晶體材料作為透射電鏡觀察的樣品，選取任一晶向作為電子束的入射方向，插入物鏡光闌，使透射斑以及距離透射斑最近的一圈衍射點透過物鏡光闌；在此條件下，記錄一系列等欠焦步長的不同欠焦量下的高分辨圖像；

步驟二

對所有圖像做配準處理，同時對每一張圖像進行傅里葉變換得到每一張圖像的功率譜；

步驟三

在步驟二所得的每一張圖像的功率譜中選取一個非線性衍射產(chǎn)生的反射光斑點，測量所取反射光斑點在不同欠焦量圖像中的相位，得到所取反射光斑點的相位與欠焦量的關系圖；所取反射光斑點是由一對大小相等方向相反的電子衍射矢量貢獻產(chǎn)生的；

步驟四

對步驟三所測得的每一張功率譜中所取反射光斑點相位，做解卷繞處理后進行線性擬合，得到直線；計算相鄰兩個欠焦量下該點的相位的平均差值；將該差值記為PA；所述直線的斜率為所取反射光斑點相位隨欠焦量的變化率；

步驟五

在步驟二所得的每一張圖像的功率譜中另外選取一個非線性衍射產(chǎn)生的反射光斑點，測量所取反射光斑點在不同欠焦量圖像中的相位，得到所取反射光斑點的相位與欠焦量的關系圖；所取反射光斑點由一對大小相等方向相反的電子衍射矢量貢獻產(chǎn)生的；

步驟六

對步驟五所測得的每一張功率譜中所取反射光斑點相位，做解卷繞處理后進行線性擬合，得到直線；計算相鄰兩個欠焦量下該點的相位的平均差值；將該差值記為PB；所述直線的斜率為所取反射光斑點相位隨欠焦量的變化率；

步驟七

將步驟四所得PA以及步驟六所得PB代入方程組(2.1)中，即可求解出所用透射電鏡中電子束偏離光軸的大小和方向；

方程組(2.1)中，

是電子束的偏離光軸的偏離矢量，單位為為所求量；

PA、PB是測量的兩個點的平均相位差，單位是弧度；

π是圓周率；

△△f是連續(xù)兩張圖像之間的欠焦量之差，即欠焦步長，其單位是埃和分別對應于所選取的兩個非線性反射光斑點距離圖像中心像素的中心透射斑點的位移，其單位為