[发明专利]一种实现快速倾转晶体带轴的方法

说明书

本发明涉及一种实现快速倾转晶体带轴的方法，当晶体不在指定的带轴上或者当晶体靠近一个带轴但朝向有稍许偏离，采用不同的方法进行处理。本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的实现快速倾转晶体带轴的方法的应用，其特征在于，利用计算机程序编程实现上述的实现快速倾转晶体带轴的方法。本发明公开了一种计算透射电镜中双倾样品杆转动方向和角度的思路，可以使用程序利用电子衍射花样判定当前晶体的带轴，并快速计算出旋转到指定带轴所需要的双倾杆倾转角度，以及根据劳厄环将稍微偏离带轴的晶体调整至正确的位置。

技术领域

本发明提供了一种使用透射电镜拍摄电子衍射花样和高分辨图像时，快速地旋转晶体到特定带轴的方法，属于透射电子显微学技术领域。

背景技术

透射电子显微镜在材料、化学、生物等领域有着广泛的应用，其中最主要的两个功能就是拍摄选区电子衍射花样和高分辨图像，而要实现这两个功能的前提条件都需要将晶体旋转到特定的带轴。大多数情况下，操作人员都是通过经验来倾转晶体，这个过程不仅花费大量的时间和精力，而且长时间的电子束辐照有可能损坏晶体。

在之前的报道中，研究人员使用会聚电子束衍射方法确定晶体的带轴，但是强的电子束会破坏一些晶体的结构。美国科学家开发了一个名叫”KSpaceNavigator”的工具，通过对比模拟和实验的选区电子衍射花样来确定晶体带轴，并利用重构的三维倒易球来确定样品杆旋转角度。此外，沙特阿拉伯KAUST大学最近也开发了一种类似的方法，但是该方法仅适用于晶体带轴偏离正负5度的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够快速标定电子衍射化样并自动计算出双倾杆到特定带轴旋转角度的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种实现快速倾转晶体带轴的方法，晶体不在指定的带轴上，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据晶面间距计算公式和输入的晶胞参数a、b、c、α、β和γ，计算出各衍射点对应晶面的理论晶面间距，每个衍射点用晶面指数H、K、L表示，H、K、L为整数；

步骤2、对实验中拍摄的衍射花样进行分析，确定实验衍射花样中的透射斑点O和两个非线性的衍射斑点P和衍射斑点Q的像素坐标，计算出衍射斑点P到透射斑点O的长度L_P和衍射斑点Q到透射斑点O的长度L_Q，并根据实验衍射花样的像素长度p计算出衍射斑点P对应的晶面间距值d_P和衍射斑点Q对应的晶面间距值d_Q，d_P＝1/(L_P×p)，d_Q＝1/(L_Q×p)；

步骤3、在步骤1中计算得到的所有理论晶面间距寻找与晶面间距值d_P及晶面间距值d_Q相匹配的值，将相匹配的理论晶面间距对应的晶面指数H、K、L作为衍射斑点P的晶面指数H₁、K₁、L₁以及衍射斑点Q的晶面指数H₂、K₂、L₂，从而获得向量[H₁K₁L₁]及向量[H₂K₂L₂]，将向量[H₁K₁L₁]与向量[H₂K₂L₂]叉乘得到当前晶带轴

步骤4、设目标晶带轴方向的矢量为建立样品杆坐标系，样品杆坐标系中，样品杆的X杆方向OX为S轴，样品杆的Y杆初始方向OY₀为T轴，垂直于X杆、Y杆所在平面的方向定义为R轴，则：

目标晶带轴在样品杆坐标系中的坐标为：

式(1)中，与相同，与相同，并有：