形貌观察是透射测试中最基本的测试项目，且一般使用明场像进行形貌观察。

如前所述，明场像中晶粒的衬度与晶粒取向有关，而一般情况下相邻晶粒之间的晶体取向是不同的，因此不同的晶粒有不同的衬度，我们在明场像中能够得以区别不同的晶粒，从而可以进行晶粒尺寸统计。

当晶体中存在畸变时，晶内某些区域的晶体学取向会发生微小的变化，从而在明场像中产生衬度上的差别。因此利用明场像可以观察点缺陷、线缺陷（位错）、面缺陷（孪晶、层错）等。

基体和第二相的衍射条件一般也是不同的，因此稍有经验的研究人员，都可以在明场像中观察第二相的分布和第二相的尺寸。

如果样品是纯非晶态，则不存在衍射衬度或取向衬度，只有质厚衬度。

明场像

暗场像与明场像对应。

若只允许衍射束中的透射束通过物镜光阑成像，称其为明场像；反之，只允许某支衍射束通过物镜光阑成像，则称为暗场像。暗场像衬度与对应衍射束有关。一个晶粒内，双光束衍射条件下，明场像与暗场像的衬度恰好相反。

根据暗场像衬度与所选成像衍射束的关系，我们可通过暗场像分析某支衍射束对应的形貌或样品区域。

利用暗场像，可对晶体缺陷或第二相成像。

利用暗场像，可统计晶粒尺寸，特别是塑性变形产生的细晶结构，因畸变严重，明场像下晶粒形貌不明显，利用暗场成像则能更准确地统计晶粒尺寸。

暗场像

选区电子衍射借助设置在物镜像平面的选区光栏，可以对产生衍射的样品区域进行选择，并对选区范围的大小加以限制，从而实现形貌观察和电子衍射的微观对应。

电子衍射和X射线衍射一样，遵循布喇格公式2dsinθ=λ。当入射电子束与晶面簇的夹角θ、晶面间距和电子束波长λ三者之间满足布喇格公式时，则沿此晶面簇对入射束的反射方向有衍射束产生。电子衍射虽与X射线衍射有相同的几何原理。

选区电子衍射有什么用？

1)根据电子衍射花样斑点分布的几何特征，确定衍射物质的晶体结构；再利用电子衍射基本公式，可进行物相鉴定。

2)确定晶体相对于入射束的取向。

3)在某些情况下，利用两相的电子衍射花样可以直接确定两相的取向关系。

4)根据选区电子衍射花样提供的晶体学信息，与选区形貌像对照，可进行第二相和晶体缺陷有关晶体学分析，如测定第二相在基体中生长惯习面、位错的柏氏矢量等。

选区电子衍射

TEM明场像和暗场像都利用“振幅衬度”成像。

高分辨像则是利用“相位衬度”成像，通常又被称为“晶格条纹像”。从TEM操作的角度，当图片标尺<10 nm，得到的就是高分辨像。

要得到清晰的高分辨图像，不同材料的操作难度不同。对纳米颗粒或纳米晶材料，一般直接放大到高倍下即可得到高分辨图像；而对多数材料，需要转正低指数带轴，将厚度方向的“一串原子”对齐到平行于电子束方向，才能得到清晰的高分辨图像。

高分辨图像用途

对纳米颗粒和纳米晶材料，可通过高分辨对单个颗粒或晶粒进行取向、物相分析。对大颗粒或大晶粒材料，一般通过选区电子衍射即可分析取向和物相，高分辨只是看起来“更直观”，可用来发更高档次的论文。

对晶界、相界等界面，经常用高分辨图像分析界面处的原子排列。但一般只有共格界面才能得到理想的成像效果。

高分辨像

HAADF即高角环形暗场像，也叫Z-衬度像，其是在STEM模式下获得的，像的形成是通过一个环形的暗场探测器来收集高角的弹性散射电子的。与高分辨不同的是，HAADF是由非相干弹性散射电子所成的像。相位差和干涉对于HRTEM成像起支配作用，而与HAADF成像无关。每个原子可以认为是独立的散射体。HAADF所接受的是大角度散射的电子，这种大角度散射被认为是卢瑟福散射，其量值约正比于原子序数的平方。因此，HAADF像可以反映原子序数衬度，进而可以在进行扫描成像的过程中，同步的使用EELS或者EDS。HAADF像的高分辨中的每个像素也就可以联系一个EELS和EDS谱。

HAADF

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原理

各种元素具有自己的X射线特征波长，特征波长的大小则取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量△E，能谱分析就是利用不同元素X射线光子特征能量不同这一特点来进行成分分析的。

在多数情况下是将电子束只打到试样的某一点上，得到这一点的X射线谱和成分含量，称为点分析方法。

如果将电子束沿着某条线段进行扫描，同时收集每点处的能谱，得到沿着这条线段，各元素的成分及含量分布，称为能谱线分析方法，也称为能谱线扫。

如果将电子束在某一矩形区域内进行扫描，同时收集每点处的能谱。得到这一矩形区域内，各元素的成分及含量分布，称为能谱面分析方法，也称为能谱面扫。

应用

1）定性分析：EDS的谱图中谱峰代表样品中存在的元素。定性分析是分析未知样品的第一步，即鉴别所含的元素。如果不能正确地鉴别元素的种类，最后定量分析的精度就毫无意义。通常能够可靠地鉴别出一个样品的主要成分。定性分析又分为自动定性分析和手动定性分析，其中自动定性分析是根据能量位置来确定峰位，直接单击“Peak ID”按钮，即可在谱的每个峰位置显示出相应的元素符号。自动定性分析识别速度快，但由于谱峰重叠干扰严重，会产生一定的误差。

2）定量分析：定量分析是通过X射线强度来获取组成样品材料的各种元素的浓度。根据实际情况，人们寻求并提出了测量未知样品和标样的强度比方法，再把强度比经过定量修正换算成浓度比。最广泛使用的一种定量修正技术是ZAF修正。

能谱分析

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