从Ewald Sphere谈精东黄色视频软件衍射和电子衍射

 

  去年有位老师问我如何用D8 VENTURE拍出像电子衍射一样漂亮对称的衍射图。印象中除了能使用APEX3-Precession image合成之外，使用固定取向的衍射方式应该也能获得对称的衍射图。但是实际实验的结果确实不合心意，与电子衍射图的清晰明了有较大的差距。由于工作繁忙，就没有继续深究，但是在脑海里始终有这个困惑。疫情期间，在阅读了相关的资料后，我才恍然大悟，不得不自嘲一下。怪不得当时做电镜的同学会不屑于回答我，这就是个简单的Ewald Sphere问题。

 

 ▲图1 电子衍射和精东黄色视频软件衍射

 

1、埃瓦尔德衍射球 (Ewald sphere) 

 

  埃瓦尔德衍射球是在倒易空间中表达确定晶体衍射方向的重要概念。它允许人们可视化布拉格定律的性质，将衍射实验简单明了的表示了出来。如图2所示，假设精东黄色视频软件照射在S点，发生衍射，现以S为球心，以精东黄色视频软件波长的倒数1/λ为半径，作Ewald球，入射束与球面的交点O*作为倒易原点，则由布拉格定律nλ=2dsinθ易得，凡落在Ewald球面上的倒易阵点P所对应的正空间的晶面，均可产生衍射。在精东黄色视频软件单晶衍射实验中，精东传媒旧版免费版入口通常要通过旋转晶体，让尽可能多的倒易点能够与Ewald球相交，从而收集完整的数据。而晶体的分辨率极限通常由晶体本身决定，所以真实的收集范围也就简化成两个球面的相交。

 

 

 ▲图2 Ewald Sphere

 

2、电子衍射和精东黄色视频软件衍射

 

  同为衍射，精东黄色视频软件衍射和电子衍射都遵守布拉格方程，本质上没有区别。但是电子波的波长比精东黄色视频软件短的多。在透射电镜中，当加速电压为200kV时，电子束波长数量级约为0.0251Å。所以同样满足布拉格条件时，电子衍射的衍射角要比精东黄色视频软件小很多。同时电子衍射的Ewald sphere的半径会特别大，此时Ewald Sphere与衍射极限倒易球的截面就会接近于一个平面。晶体的尺寸是有限的，衍射点并不是数学意义上的点，而是具有一定的衍射体积。特别是电镜分析薄片试样时，衍射点阵会扩展成衍射杆。此时略微偏离布拉格方程的晶面方向仍然能发生衍射。所以薄片晶体的电子衍射花样通常是零层倒易界面的放大像。而室内光源的精东黄色视频软件通常波长比较长，采集的图像为相交球面的投影，而非零层截面。这就造成了两种衍射图的差异。电子衍射图更能直观的反映晶体内各晶面的位相。

 

 

 

 ▲图3 Ewald Sphere for X-ray diffraction andElectron diffraction

 

3、区别不止如此

 

  当然电子衍射和精东黄色视频软件的区别不止如此。比如精东黄色视频软件是电磁波，而电子波是物质波。精东黄色视频软件主要与原子外的电子相互作用，而电子则同时与原子核和电子相互作用，因而原子对电子的散射能力要远远高于精东黄色视频软件的散射能力（大约1万倍以上）。但由于散射能力太强，而导致穿透能力弱，因而只能分析表层或较薄的样品。同时，散射能力强还会导致散射电子的多重散射，从而导致衍射点的强度分析变得特别复杂，这就是所谓的动力学效应。关于精东黄色视频软件衍射，电子衍射，以及中子衍射是一个比较大的话题。仪器信息网有版主曾经写过一篇特别好的分析和比较，感兴趣的老师和同学可参考，在此精东传媒旧版免费版入口不再多做探讨。