Contraste de imagen
Definición: El contraste de imagen es la diferencia de luz y sombra entre diferentes áreas de la imagen. Debido a la diferencia de niveles de luz y oscuridad entre distintas zonas de la imagen, es decir, la existencia de contraste, podemos observar varias imágenes específicas. Sólo comprendiendo el mecanismo de formación del contraste de la imagen podemos dar interpretaciones correctas de varias imágenes específicas, que es el requisito previo para el análisis de materiales con microscopía electrónica.
1. Contraste de imágenes de muestras amorfas
El contraste de las imágenes de microscopía electrónica de transmisión de muestras amorfas se debe a las diferencias en el número atómico o el espesor en las diferentes microrregiones de la muestra. , es decir, contraste masa-espesor (el espesor de masa se define como la masa en el cilindro por encima de la unidad de área de la superficie inferior de la muestra), también llamado contraste masa-espesor. El contraste de espesor de masa es adecuado para interpretar imágenes electrónicas de réplicas de muestras de películas. Cuanto mayor sea el valor del espesor de la masa, más fuerte será el efecto de absorción y dispersión sobre los electrones, lo que provocará que más electrones se dispersen fuera de la apertura, lo que corresponde a un contraste menor. Valores de espesor de masa más pequeños corresponden a un contraste más brillante.
2. Contraste de difracción
Para los cristales, si se quieren estudiar sus defectos internos e interfaces, es necesario convertir la muestra en una película fina. área donde se toma la imagen de la muestra de cristal, el espesor es casi igual a la densidad, sin contraste de calidad ni espesor. Sin embargo, la intensidad de difracción de un cristal está relacionada con sus defectos internos y su estructura de interfaz. El contraste formado por la diferencia en la intensidad de la muestra se llama contraste de difracción o, para abreviar, contraste de difracción.
Cuando se observa una muestra de cristal bajo un microscopio electrónico, debido a diferentes orientaciones del cristal y/o diferentes estructuras cristalinas, el grado en que se cumple la condición de Bragg es diferente, lo que resulta en diferentes efectos de difracción en la parte inferior. superficie de la muestra correspondiente. Como resultado, se forma una distribución de amplitud de difracción que varía con la posición en la superficie inferior. El contraste formado de esta manera se llama contraste de difracción. Este contraste es muy sensible a la estructura y orientación del cristal. Cuando un defecto del cristal está contenido en algún lugar de la muestra, significa que ha habido un ligero cambio de orientación en relación con el cristal intacto circundante, lo que da como resultado una textura diferente entre el defecto y el cristal. cristal intacto circundante. Las condiciones de difracción revelan defectos. Se puede observar que este contraste también es sensible a los defectos. En base a esto, la tecnología de contraste de difracción se usa ampliamente para estudiar los defectos de los cristales.
Las imágenes de contraste de difracción funcionan utilizando un único haz transmitido para pasar a través del diafragma objetivo para formar una imagen de campo brillante, o utilizando un único haz difractado para pasar a través del diafragma objetivo para formar una imagen de campo oscuro. Considerando aproximadamente, ignorando la absorción de electrones en la muestra en condiciones de imagen de doble haz, el contraste entre las imágenes de campo brillante y oscuro es complementario. Tanto la imagen de campo brillante como la imagen de campo oscuro son contrastes de amplitud, es decir, reflejan la distribución de amplitud del haz transmitido o del haz difractado en la superficie inferior de la muestra, y el cuadrado de la amplitud se puede utilizar como medida de intensidad, obteniendo así una imagen. Una imagen con contraste variable se forma por cambios en la amplitud.
3. Contraste de fases
Si el espesor de la muestra utilizada es inferior a 100 Å, o incluso 30 Å. Permite que múltiples haces difractados pasen a través del diafragma objetivo para formar imágenes coherentes entre sí. Los detalles resolubles de la imagen dependen del cambio de fase causado por la onda incidente dispersada por la muestra y la selección de la diferencia de fase adicional causada por. la aberración esférica y el desenfoque de la lente del objetivo. Lo que persigue es la visualización directa de los pequeños átomos de la muestra y su disposición.
La imagen muestra la situación de la obtención de imágenes de cristales finos. Se inyecta un haz de ondas de electrones monocromáticas paralelas en la muestra, interactúa con los átomos de la muestra y cambia de amplitud y fase. Cuando escapa de la superficie inferior de la muestra, se convierte en una onda transmitida y en varios niveles de ondas difractadas que son diferentes de la onda incidente original. Dado que la muestra es muy delgada, la amplitud de la onda difractada es muy pequeña, la amplitud de la onda transmitida es básicamente la misma que la amplitud de la onda incidente y se puede ignorar la dispersión inelástica. La diferencia de fase entre la onda difractada y la onda transmitida es π/2. Si la lente del objetivo no tiene aberraciones y está en el estado de enfoque correcto, y la apertura es lo suficientemente grande, las ondas transmitidas y difractadas pueden pasar a través de la apertura al mismo tiempo y volverse coherentes. La coherencia da como resultado una onda resultante que tiene la misma amplitud que la onda incidente pero una posición de fase ligeramente diferente. Como la amplitud no cambia, la intensidad no cambia, por lo que no hay contraste. Para producir contraste, se debe introducir una fase adicional de modo que la onda difractada generada y la onda transmitida estén en posiciones de fase iguales u opuestas. Es decir, la onda difractada se mueve hacia la derecha o hacia la izquierda en π/2 a lo largo del eje X. de la figura. De esta manera, la coherencia de la onda transmitida y la onda difractada hará que la amplitud aumente o disminuya, lo que provocará que la intensidad de la imagen cambie y se muestre el contraste de fase.
En resumen, los diferentes mecanismos de formación de los tres contrastes reflejan las ondas de electrones que abandonan la superficie inferior después de que el haz de electrones interactúa con los átomos del material de la muestra. Después de pasar a través de la lente del objetivo, se realizan diferentes operaciones. seleccionados artificialmente. Los diferentes procesos de obtención de imágenes experimentados por el método. En el trabajo de investigación, se complementan entre sí y proporcionan a las personas información estructural de diferentes tamaños en diferentes niveles, en lugar de ser mutuamente excluyentes