低能電子顯微鏡的波動(dòng)光學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、低能電子顯微鏡是一種對(duì)低維和表面樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)原位、單原子層敏感、縱向原子分辨的高端表面分析技術(shù)，并具備在實(shí)空間和倒易空間對(duì)低維材料原位生長動(dòng)力學(xué)、物理化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)分析的功能。利用低能電子成像是低能電子顯微鏡最基本也是最重要的表征手段，低能電子顯微成像擁有豐富的襯度信息，其襯度形成機(jī)理可分為衍射襯度和相位襯度兩種。深入理解低能電子顯微鏡的成像原理和襯度機(jī)制將為低能電子顯微鏡進(jìn)行表面分析研究提供有效手段。
　　我們利用重慶大學(xué)

2、獨(dú)特的三磁偏轉(zhuǎn)器像差糾正低能電子顯微鏡首次觀測(cè)到了單原子臺(tái)階的高階菲涅爾衍射條紋，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了菲涅爾雙光闌模型、襯度傳遞函數(shù)理論和傅里葉光學(xué)模型對(duì)原子臺(tái)階高階菲涅爾衍射條紋的理論預(yù)測(cè)。
　　本論文研究了低能電子顯微鏡不同波動(dòng)光學(xué)理論模型下的成像機(jī)制，重點(diǎn)運(yùn)用襯度傳遞函數(shù)理論(Contrast Transfer Function)系統(tǒng)研究了襯度光闌(Contrast Aperture)、色差包絡(luò)函數(shù)(Chromatic Envelop

3、eFunction)、離焦條件(Defocus)和點(diǎn)源擴(kuò)展函數(shù)(Source Extension)對(duì)像差糾正和非像差糾正的低能電子顯微鏡下單原子臺(tái)階襯度強(qiáng)度分布的影響。
　　研究結(jié)果表明：
　　(1)原子臺(tái)階的高階菲涅爾衍射是一種普適現(xiàn)象。不僅在臺(tái)階上，在表面吸附和劃痕兩側(cè)也有高階菲涅爾衍射條紋。這為反射式低能電子全息顯微鏡提供直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)；
　　(2)襯度光闌所限制的空間截止頻率擁有一個(gè)閾值：高于這個(gè)閾值，光闌對(duì)原子

4、臺(tái)階的襯度分布沒有影響；電子源的色差會(huì)增寬低能電子顯微鏡下原子臺(tái)階襯度的衍射條紋并抑制高階衍射項(xiàng)的出現(xiàn)；較大的離焦成像會(huì)弱化低能電子顯微鏡中像差對(duì)成像的影響，并放大點(diǎn)源擴(kuò)展函數(shù)對(duì)成像的貢獻(xiàn)；
　　(3)襯度傳遞函數(shù)理論對(duì)Ag(111)單原子臺(tái)階高階菲涅爾衍射條紋的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配，證明了襯度傳遞函數(shù)理論在低能電子顯微鏡單原子臺(tái)階襯度分析的有效性；
　　(4)通過數(shù)據(jù)擬合，我們得到冷場(chǎng)發(fā)射電子源的發(fā)散角α為0.05 mr