Теорія формування контрасту електронно-мікроскопічних зображень аморфних речовин складного хемічного складу

Abstract

Розроблено теорію формування електронно-мікроскопічних зображень аморфних матеріялів і наносистем складного хемічного складу з урахуванням як амплітудного, так і дифракційного внеску в контраст. Показано, що за формування контрасту електронно-мікроскопічних зображень таких об’єктів відповідають три складові розсіяння електронів у межах апертурної діяфраґми об’єктивної лінзи: пружнє некогерентне, пружнє когерентне та непружній фон. Варіяції інтенсивности електронно-мікроскопічних зображень за рахунок пружнього некогерентного розсіяння визначаються розподілом атомової густини, змінами хемічного складу та відхилами геометричної товщини локальних ділянок досліджуваного зразка. Внесок пружнього когерентного розсіяння в контраст зображень зумовлюється відмінностями структурних факторів різних локальних ділянок, а внесок непружнього фону – відмінностями інтенсивности такого фону.

The theory of formation of transmission electron microscopy images of amorphous materials and nanoscale systems of complex chemical composition is developed, taking into account both amplitude and diffraction contributions to the contrast. As shown, three electron scattering components within the limits of objective-lens aperture diaphragm are responsible for forming of contrast of electron microscopy images of such objects: elastic non-coherent, elastic coherent and inelastic background. Variations of electron microscopy images’ intensity due to elastic non-coherent scattering are determined by distribution of atomic density, changes of chemical composition, and deviation of geometrical thickness of local areas of the tested specimen. The contribution of elastic coherent scattering to the contrast of images is caused by differences in structural factors of different local areas, and contribution of inelastic background is conditioned by the differences of intensity of such a background.

Разработана теория формирования электронно-микроскопических изображений аморфных материалов и наносистем сложного химического состава с учётом как амплитудного, так и дифракционного вклада в контраст. Показано, что за формирование контраста электронно-микроскопических изображений таких объектов отвечают три составляющих рассеяния электронов в пределах апертурной диафрагмы объективной линзы: упругое некогерентное, упругое когерентное и неупругий фон. Вариации интенсивности электронно-микроскопических изображений за счёт упругого некогерентного рассеяния определяются распределением атомной плотности, изменениями химического состава и отклонениями геометрической толщины локальных участков исследуемого образца. Вклад упругого когерентного рассеяния в контраст изображений обусловливается отличиями структурных факторов разных локальных участков, а вклад неупругого фона – отличиями интенсивности такого фона.