说明:本文华算科技主要介绍HRTEM晶格条纹的成像来源,以及间距、夹角、连续长度、弯曲和中断所对应的结构信息。

晶格条纹来自透射波与衍射波的相位干涉。电子穿过薄区后,晶体的周期性投影势把波函数分解成不同空间频率;物镜再把其中一部分频率传到像平面,形成明暗相间的周期强度。
因此,亮线和暗线是相位衬度形成的像强,晶面本身没有被照相式记录。在弱相位物体近似下,某一倒易矢量g的像强还乘着相位衬度传递函数sinχ(g);欠焦量或球差变化时,同一结构的明暗位置会互换。
样品厚度与带轴偏离也会改变参与干涉的衍射束。条纹清晰度同时受结构和成像传递控制,原子柱位置的对应需有像模拟、焦距序列或像差参数支撑。

条纹周期对应被物镜传递的空间频率。它与某组晶面的投影周期相合时,才写成dhkl;标尺校准、取区位置和候选晶体结构缺一项,0.20 nm仍只是一个测量数值。
采集记录至少保留加速电压、像素尺寸、欠焦、厚度范围和倾转状态。相同区域在邻近焦距或邻近帧中的条纹若发生可辨变形,前者应重复出现在邻近焦距,后者会随焦距移动或反转。

结构解码要把长度、方向与晶体学候选逐项约束。实空间测量给出几何量,FFT读出互易尺度,晶格常数和消光条件再删去不相容的(hkl)组合。
间距怎样换成晶面周期?
沿条纹法向跨过N个周期,量得长度L,便有d=L/N。跨周期测量会削弱单像素落点带来的偏差;弯曲区域则分成较小窗口,保留位置坐标和标准差。
FFT斑点到中心的距离给出|g|,两者满足|g|=1/d。单个d值常与多个物相、多个晶面族重合,第二组非共线周期和两组斑点夹角会大幅压缩候选集合。

立方晶系里可用dhkl=a/√(h²+k²+l²)核对数值,非立方晶系改用相应度量关系。数值相合完成一道索引约束,区轴、对称性和邻近相的晶格参数仍要自洽。
两组条纹怎样约束投影取向?
条纹延伸方向与对应倒易矢量互相垂直。取得g1、g2后,g1×g2给出共同区轴方向;夹角则与候选(h1k1l1)和(h2k2l2)的理论夹角核对。

局域窗口缩小时,FFT斑点会变宽,方向分辨率随之下降。窗口大小决定空间分辨率与倒易分辨率的取舍,跨界面的大窗口容易把两个微小转角平均成一组拉长斑点。
同一周期与方向可追踪的长度,反映该空间频率在当前视野内的连续范围。它与颗粒直径是两个量:晶粒倾转、厚度起伏、弯曲消光或非晶覆盖都能让条纹提前消失。

异常形貌按几何特征分类。周期渐变对应位移梯度,线端对应晶面终止,长周期拍频对应晶格叠加;强度单独减弱时核查厚度、倾转和相位衬度传递。
位错和界面怎样改写条纹几何?
条纹在某点终止,并伴随邻近条纹弯曲时,可画Burgers回路核对闭合差。额外半晶面是刃位错的实空间几何特征,终止方向与闭合差共同约束Burgers矢量。
若局域周期从d0变为d,可写法向应变ε=(d−d0)/d0。参考区、滤波半径和掩膜位置必须随应变图保存,否则滤波引入的相位跳变会伪装成线端。

界面两侧若各有稳定周期,间距差和方向差可对应失配及取向关系;界面附近的弯曲范围则记录弹性松弛区。原始HRTEM与滤波像并列保存后,线端是否源于掩膜才可复核。
莫尔条纹为何属于晶格差频?
两套相近倒易矢量叠加时,差矢量Δg=g1−g2形成拍频,莫尔周期满足D=1/|Δg|。D常远大于任一晶面间距,把它索引成新的大晶面会得到虚假的晶格常数。
两套相同周期d仅有转角θ时,D=d/[2sin(θ/2)];方向相同而间距略异时,D≈d1d2/|d1−d2|。莫尔周期编码的是两套晶格的差值,其方向也由Δg决定。

识别莫尔拍频时,在FFT中寻找两套原始斑点,再由Δg反算长周期。长周期若只存在于重叠区,拍频便来自那一处双晶格投影。
成像参数和电子束怎样改变条纹?
欠焦改变传递函数零点,厚度改变动力学散射,偏离带轴改变衍射束激发强度。条纹消失而轮廓未变时,对照焦距、厚度和倾转记录;局部结构突变则应在相邻焦距下保留相近位置。
电子束还会驱动空位、迁移、还原、非晶化或相变。首帧、末帧、累计剂量和采集时间构成时间轴;条纹中断若只在后续帧出现,它记录的是束照后的结构状态,而非入束前的原始区域。
