Vázlat a transzmissziós elektronmikroszkópiához (TEM) dr. Dódony István

Hasonló dokumentumok
Milyen simaságú legyen a minta felülete jó minőségű EBSD mérésekhez

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

Fizikai kémia Diffrakciós módszerek. Bevezetés. Történeti áttekintés

Elektromágneses hullámok - Interferencia

Szemcsehatárok geometriai jellemzése a TEM-ben. Lábár János

Elektronmikroszkópia

Mikroszerkezeti vizsgálatok

4.3 Transzmissziós elektronmikroszkóp és a nagyfeloldású elektronmikroszkópia (HREM)

Vázlatos tartalom. Szerkezet jellemzése és vizsgálata Szilárdtestek elektronszerkezete Rácsdinamika Transzportjelenségek Mágneses tulajdonságok

Kondenzált anyagok fizikája 1. zárthelyi dolgozat

Nagyműszeres vegyész laboratórium programja. 8:15-8:25 Rövid vizuális ismerkedés a SEM laborral. (Havancsák Károly)

Modern mikroszkópiai módszerek

Az elektromágneses sugárzás kölcsönhatása az anyaggal

Röntgen sugárzás. Wilhelm Röntgen. Röntgen feleségének keze

Az elektron hullámtermészete. Készítette Kiss László

A szubmikronos anyagtudomány néhány eszköze. Havancsák Károly ELTE TTK Központi Kutató és Műszer Centrum július.

Nagyműszeres vegyész laboratórium programja. 9:15-9:25 Rövid vizuális ismerkedés a SEM laborral. (Havancsák Károly)

Spektrográf elvi felépítése. B: maszk. A: távcső. Ø maszk. Rés Itt lencse, de általában komplex tükörrendszer

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Diffrakciós szerkezetvizsgálati módszerek

OPTIKA. Vékony lencsék, gömbtükrök. Dr. Seres István

Digitális tananyag a fizika tanításához

Quanta 3D SEM/FIB Kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp. Havancsák Károly

Fény, mint elektromágneses hullám, geometriai optika

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

Röntgendiffrakciós fázisanalízis gyakorlat vegyész és környezettudomány Lovas A. György

Kvalitatív fázisanalízis

Pásztázó elektronmikroszkóp. Alapelv. Szinkron pásztázás

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Optika gyakorlat 5. Gyakorló feladatok

KRISTÁLYOK GEOMETRIAI LEÍRÁSA

ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Optika 8. (X. 5)

Röntgenanalitika. Röntgenradiológia, Komputertomográfia (CT) Röntgenfluoreszcencia (XRF) Röntgenkrisztallográfia Röntgendiffrakció (XRD)

Kristályos szerkezetű anyagok. Kristálytan alapjai. Bravais- rácsok 1. Bravais- rácsok 2. Dr. Mészáros István Anyagtudomány tárgy előadásvázlat 2004.

Történeti áttekintés

Modern Fizika Labor. 17. Folyadékkristályok

Havancsák Károly Az ELTE TTK kétsugaras pásztázó elektronmikroszkópja. Archeometriai műhely ELTE TTK 2013.

Rövid ismertető. Modern mikroszkópiai módszerek. A mikroszkóp. A mikroszkóp. Az optikai mikroszkópia áttekintése

Typotex Kiadó. Tartalomjegyzék

Opakásványok kristályorientáció vizsgálata a lahócai Cu-Au ércesedésben

Röntgenanalitikai módszerek I. Összeállította Dr. Madarász János Frissítve 2016 tavaszán

American Society of Materials. Szilárdtestek. Fullerének (C atomok, sokszögek) zárt gömb, tojás cső (egy és többrétegű)

ábra) információt nyújt a kristály fajtájáról és az egykristály

Kondenzált anyagok csoportosítása

Finomszerkezetvizsgálat

Szerkezetvizsgálat szintjei

Anyagtudomány: hagyományos szerkezeti anyagok és polimerek

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények

Geometriai Optika (sugároptika)

ELEKTROMÁGNESES REZGÉSEK. a 11. B-nek

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Sugárzás és anyag kölcsönhatásán alapuló módszerek

Optika. sin. A beeső fénysugár, a beesési merőleges és a visszavert, illetve a megtört fénysugár egy síkban van.

OPTIKA. Ma sok mindenre fény derül! /Geometriai optika alapjai/ Dr. Seres István

Optikai alapmérések. Mivel több mérésről van szó, egyesével írom le és értékelem ki őket. 1. Törésmutató meghatározása a törési törvény alapján

Abszorpciós spektroszkópia

A nanotechnológia mikroszkópja

A fény útjába kerülő akadályok és rések mérete. Sokkal nagyobb. összemérhető. A fény hullámhoszánál. A fény hullámhoszával

OPTIKA. Vékony lencsék képalkotása. Dr. Seres István

Bevezetés az anyagtudományba III. előadás

Elektrokémiai fémleválasztás. Kristálytani alapok A kristályos állapot szerepe a fémleválásban

Koordináta-geometria alapozó feladatok

Áttekintés 5/11/2015 MIKROSZKÓPIAI MÓDSZEREK 1 FÉNYMIKROSZKÓPIA FLUORESZCENCIA MIKROSZKÓPIA. Mikroszkópia, fénymikroszkópia

Abszorpciós fotometria

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

5.1. ábra. Ábra a 36A-2 feladathoz

Lencse típusok Sík domború 2x Homorúan domború Síkhomorú 2x homorú domb. Homorú

A látás és látásjavítás fizikai alapjai. Optikai eszközök az orvoslásban.

Elemi cellák. Kristály: atomok olyan rendeződése, amelyben a mintázat a tér három irányában periódikusan ismétlődik.

Zárthelyi dolgozat I. /A.

OPTIKA. Gömbtükrök képalkotása, leképezési hibák. Dr. Seres István

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by NKTH and OTKA (H07-C 74281) augusztus 17 Hungarian Teacher Program, CERN 1

13. Előadás. A Grid Source panelen a Polarization fül alatt megadhatjuk a. Rendre az alábbi lehetőségek közül választhatunk:

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

ELTE Fizikai Intézet. FEI Quanta 3D FEG kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp

Bevezetés s az anyagtudományba. nyba február 25. Interferencia. IV. előadás. Intenzitásmaximum (konstruktív interferencia): az útkülönbség nλ,

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

Kristályorientáció-térképezés (SEM-EBSD) opakásványok és fluidzárványaik infravörös mikroszkópos vizsgálatához

A fény visszaverődése

OPTIKA-FÉNYTAN. A fény elektromágneses hullám, amely homogén közegben egyenes vonalban terjed, terjedési sebessége a közeg anyagi minőségére jellemző.

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

Elektromágneses hullámok - Hullámoptika

Pásztázó elektronmikroszkóp (SEM scanning electronmicroscope)

Száloptika, endoszkópok

EDX EBSD. Elméleti háttér Spektrumok alakja Gyakorlati alkalmazása

A mágneses tulajdonságú magnetit ásvány, a görög Magnészia városról kapta nevét.

B5. OPTIKAI ESZKÖZÖK, TÜKRÖK, LENCSÉK KÉPALKOTÁSA, OBJEKTÍVEK TÜKRÖK JELLEMZŐI, LENCSEHIBÁK. Optikai eszközök tükrök: sík gömb

Képrekonstrukció 10. előadás. Balázs Péter Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika Tanszék

M. ÁLL. FÖLDTANI INTÉZET ÉVI JELENTÉSE AZ ÉVRŐL GRÁNÁT EGYKRISTÁLYOK RÖNTGENDIFFRAKCIÓS VIZSGÁLATA BUERGER-FÉLE PRECESSZIÓS K AM RÁVAL

Szerkezetvizsgálat szintjei

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

GEOMETRIAI OPTIKA I.

OPTIKA-FÉNYTAN. A fény elektromágneses hullám, amely homogén közegben egyenes vonalban terjed, terjedési sebessége a közeg anyagi minőségére jellemző.

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Geometriai és hullámoptika. Utolsó módosítás: május 10..

Orvosi biofizika. 1 Az orvostudomány és a biofizika kapcsolata. Sugárzások a medicinában. gyakorlatok. 1. félév előadásai

A lencsék alkalmazásai optikai rendszerek

MIKRO- ÉS NANOTECHNIKA II: NANOTECHNOLÓGIA

Átírás:

Dódony István: TEM, vázlat vegyészeknek, 1996 1 Vázlat a transzmissziós elektronmikroszkópiához (TEM) dr. Dódony István A TEM a szilárd anyagok kémiai és szerkezeti jellemzésére alkalmas vizsgálati módszer. Más anyagtudományi módszerekkel összevetve, rendkívüli elônye az atomi méreteket elérô fölbontóképesség. A kereskedelmi forgalomban lévô modern eszközökkel is azonosíthatók és lokalizálhatók az egyedi atomok. A napi gyakorlatban a néhány m - 4Å az a tartomány amelyen belül (alkalmas berendezéssel) a vizsgált anyagok kémiai és reális kristályszerkezeti jellemzôit meghatározhatjuk. A különbözô anyag-elektron kölcsönhatásokat mutatja az 1. ábra. Közepes sûrûségû ( 3g/cm 3 ) minta néhányszor 10nm vastagság mellett, 100 kvtal gyorsított elektronsugárral ( 100kV = 0,037Å) még jól vizsgálható TEM-ben. Az átvilágíthatóság függ a az elektronsugár hullámhosszától, azzal fordított arányban áll. A megvílágító rendszer (elektronágyú, kondenzor-lencserendszer, kondenzorblende) beállításával koherens (monokrómás, párhuzamos és állandó fázisviszonyokkal jellemezhetô) beesô sugarat állítunk elô. A TEM elvét a kristálytani alapok, a geometriai- és hullámoptika valamint az elektronsugár anyagon való szóródásának (diffrakciójának) ismeretében értjük meg. Az elektronok az anyag töltéseivel (elektronokkal és protonokkal) hatnak kölcsön (szóródnak). Így a nagyfölbontású (HR)TEM-ben az anyag vetített töltéssûrûség eloszlása vizuálisan megfigyelhetô. A szükséges kristálytani alapok (rács fogalma, jellemzôi, szimmetriák, tércsoportok) ismeretét föltételezve írjuk le a kristályos mintán áthaladó elektronsugarakat! A szórt elektronhullámokat amplitúdójukkal és fázisukkal jellemezzük. Egyedi, környezetétôl független tömegponton (atom, ion töltött részecskéin) szórodó elektronhullám fázisa a tömegpontra gömbszimmetrikus, az f e amplitúdóját - atomi szórástényezôjét - a sin / függvényében a 2. ábra szemlélteti. az elôreszóráshoz mért szög, f x és f n a röntgen és neutronsugárzásra vonatkozó atomi szórástényezô. A különbözô sugárzásokra vonatkozó szórástényezôk egymásból számíthatók. A Z rendszámú elem f e értéke - ahol c, a négy a i és a négy b i anyagi állandók - a következô

Dódony István: TEM, vázlat vegyészeknek, 1996 2 formában adható meg: f Z e 2, 38 x10 10 * ( / sin ) * ( Z f Z X ), ahol f Z X c 4 i 1 a i exp( b i sin 2 2 ). A kristályok töltéssûrûség eloszlása folytonos és periódikus térfüggvény. Az elektronsugár ezen a töltéssûrûség eloszláson - ákár egy optikai rácson - szóródik, diffraktál. A (hkl) Miller-indexû síkokon szórt sugárzás amplitúdóját és fázisát a megvilágító (direkt) sugárhoz viszonyítva az F hkl -el jelölt struktúrfaktor formulája adja meg: F hkl = j f j ( sin ) exp 2 i (hx ky lz ). Az összegzést az egy elemi cellában lévô (j számú) tömegpont mindegyikére el kell végezni. (hkl) rácssíkokhoz tartozó Bragg-szög, x,y,z pedig a j-dik tömegpont koordinátái. (Euler tétele alapján az exp2 i(hx+ky+lz)= cos2 (hx+ky+lz)+isin2 (hx+ky+lz), azokat a matematikai sorokat, melyek sin-os és cos-os tagok összege, Fourier-soroknak ismerjük.) A struktúrfaktor komplex szám, valós komponensét a cos-os, az immagináriust a sin-os tagok összege adja. Az eredô vektor és a valós komponens által bezárt szög a 2 fázis. A diffraktált sugár intenzitása (I): I F hkl Ha a beesô elektronsugár párhuzamos a minta [uvw] zónatengelyével - a rendkívül kis hullámhossz következményeként - azok a (hkl) indexû rácssíkok vannak diffrakciós helyzetben, melyek normálisára - hkl vektorára - fennáll a hkl[uvw]=0, vagyis eme vektorok egymásra merôlegesek. Az [uvw] zónájába tartozó rácssíkok jellemzôit, azok összegeként a minta [uvw] vetületû képén tanulmányozhatjuk. A minta elemi cellájának adott ((x,y,z) koordinátájú) helyén lévô töltéssûrûség értékét a struktúrfaktorok fázishelyes összegzésével kapjuk: ( xyz ) F ( hkl ) hkl exp 2 i (hx ky lz ) A transzmissziós elektronmikroszkóp lencséinek képalkotási geometriája a fényoptikai lencsékével analóg. Egy gyûjtôlencse a tárgyról fordított állású valódi nagyított képet alkot. A lencse fókuszsíkjában az F hkl -ek készlete, míg a képsíkban a (xyz) értékekkel arányos intenzitás (fényesség) van (ld. 3. ábra). Az elektronoptikai lencsék szokásos nagyítása százszoros körüli. Az objektív, intermedier és projektív lencsék rendszerével így milliószoros elektronoptikai nagyítás érhetô el. A felvételeket

Dódony István: TEM, vázlat vegyészeknek, 1996 3 fluoreszcens ernyôn, vagy - újabban - CCD kamerákkal erôsített képeken monitoron állíthatjuk be és fotólemezen, vagy digitalizálva számítógépen rögzíthetjük. A TEM fôbb sugármeneteit a 4. ábra mutatja. Ha az objektív képsíkjában egy blendével kitakarjuk az érdektelen területeket a képbôl, akkor az intermedier hátsó fókuszsíkjáról a projektív lencsével ernyôre fókuszált valódi képen a szelektált terület diffrakciós felvételét (SAED) figyelhetjük meg. TEMben 0,3 m átmérôjû területekrôl is készíthetünk egykristály-diffrakciós felvételeket.

Dódony István: TEM, vázlat vegyészeknek, 1996 4 Ha az objektív hátsó fókuszsíkjában csak egy F hkl -t választunk ki képalkotásra, akkor 2nm körüli fölbontással leképezzük a mintánk minden olyan tulajdonságának homogenitását, melyek a struktúrfaktor formulában szerepelnek. Az ilyen, egy sugaras képeket amplitúdókontrasztosnak nevezzük. Ha a kiválasztott az F 000, akkor a képet világos-látóteresnek (BF), míg ha az egyik diffraktált sugár, akkor sötét-látóteresnek (DF) nevezzük. Tehát az atomi szórástényezôk révén a kémiai homogenitást, míg a tömegpontok koordinátái a szerkezetgeometriai differenciákat jelenítik meg. Ha az objektív blendébe több sugarat engedünk, akkor a képen az F hkl -ek összegét, vagyis a tárgyfüggveny képét - a (xyz) -t - látjuk a sugarak számával arányos jóságú közelítésben. Az ilyen leképezést fáziskontrasztosnak, vagy nagyfelbontásúnak (HRTEM) nevezzük. Az 5. ábra példát mutat egy SAED felvétel és DF kép információtartalmára. A vizsgált minta (KNa)AlSi 3 O 8 összetételû ásvány (alkáli földpát), ami magas hômérsékleten homogén szerkezetû és összetételû. Lassú hülés során a Na és K gazdag fázisok (albit és ortoklász) spinodálisan szételegyednek, majd az albit (010) szerint ikresedik és szimmetriája triklinné válik, míg az ortoklász monoklin marad. A K (Na - nál) nagyobb atomi szórástényezôje tükrözôdik az ortoklász lamellák világosabb képén. Az albit ikertagokban a rácspontok koordinátája különbözô, ami a lamellák síkjára merôleges kontrasztokként észlelhetô.

Dódony István: TEM, vázlat vegyészeknek, 1996 5 A 6. ábra egy magas hômérsékleten szupravezetô kristály szerkezetmodeljét és atomi fölbontású HRTEM képét mutatja. 6. ábra