[发明专利]一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统

说明书

本发明公开一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统。该方法包括：获取从待分析材料的晶体方向采用透射电镜拍摄的高分辨原子图像；在高分辨原子图像中标记待分析材料的单晶胞和超晶胞；以同一原子作为起始点，将单晶胞和超晶胞叠加，得到叠加后的图像；确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴；确定晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系；将高分辨原子图像中待标定的矢量平移至标定后的晶向坐标系；根据待标定的矢量在标定后的晶向坐标系中横向坐标轴和纵向坐标轴的分量，获得待标定的矢量的晶向值。本发明操作过程简单易行，可快速测量出透射电镜高分辨原子像上的矢量值，且可测量高分辨原子像上任意矢量的晶向值。

技术领域

本发明涉及材料微观分析领域，特别是涉及一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统。

背景技术

透射电子显微镜是现代科学研究的重要仪器设备，广泛的应用于材料科学与工程、生物技术和能源与化工等领域的研究。一些新材料的发现都是通过透射电镜的观察，比如：石墨烯和准晶。近年来，冷冻透射电镜也在生物蛋白的晶体结构解析方面发挥了重要作用。原位环境透射电镜的发明也使得科学家可以通过原位实验实时观察锂电池的充电和放电过程，为锂电池的制备提供理论基础。

球差校正透射电镜的出现，使得透射电镜的检测分辨率进一步提高，可达到0.06nm，远小于普通金属材料的密排晶面间距(大概0.2nm)，因此使用球差校正透射电镜可以十分容易的拍摄材料的高分辨原子图像，对于一些晶面较大的材料，甚至可以拍摄不同晶带轴的高分辨原子图像，使得研究人员可以从多个方向上探究材料的微观结构。晶体材料本身由大量的原子在立体三维上周期性排列组成，而透射电镜所拍摄的高分辨原子像是一个二维平面像，也就是晶体材料的立体结构的投影。材料中的晶体结构、组织等信息也会投影到高分辨原子像上，从而可以通过对高分辨原子像的观察和分析，在原子尺度上研究实际材料中的微观结构和组织等，为探索新材料的制备做指导。

晶体的晶向指数是表征材料特性的重要参数，是材料的微观结构分析，特别是晶体缺陷的分析必要参数，因此在使用透射电镜高分辨原子像进行晶体缺陷分析时，首要任务是确定高分辨图像中的晶向。现有技术为先标定高分辨图像中的晶体晶面指数，然后对照晶面中可能存在的晶向进行标定，标定速度慢，效率低。本发明提供一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统，可以快速方便的确定高分辨图中矢量的晶向。

发明内容

本发明的目的是提供一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统，以加快标定速度，提高标定效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法，包括：

获取高分辨原子图像，所述高分辨原子图像为从待分析材料的晶体方向采用透射电镜拍摄的高分辨原子图像；

在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞；

在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的超晶胞；

以同一原子作为起始点，将所述待分析材料的单晶胞和超晶胞叠加，得到叠加后的图像；

根据叠加后的图像，确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴；

根据所述叠加后的图像，确定所述晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系；

将所述高分辨原子图像中待标定的矢量平移至所述标定后的晶向坐标系；

根据所述待标定的矢量在所述标定后的晶向坐标系中横向坐标轴和纵向坐标轴的分量，获得所述待标定的矢量的晶向值。

可选的，所述在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞，具体包括：

根据所述待分析材料的晶体参数建立晶体模型；