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简介:我们一般所熟知的关于X射线在晶体中的应用基本上都是衍射技术,而对于X射线衍射形貌术(X-ray Diffraction Topography,简称X射线形貌术,X-ray Topography)这种成像术却比较陌生。而且也不能望文生义,实际上X射线形貌术主要并不是对试样表面形貌敏感,而是用来探测试样体内晶面变化的,与透射电镜的衍衬像非常类似。不同之处主要在于(1)X射线 波长比电子波长要长得多,而且光源的发散角比较大;(2)X射线与物质的相互作用要比电子弱得多。这也就决定了X射线形貌术与透射电镜衍衬像有几个不同的方面:(1)研究的对象尺度较大,如试样厚度一般在几百微米左右,大小可以达到厘米量级,分辨率在微米及亚微米量级,但是其中缺陷密度也不能太大,适合于研究近完整的晶体试样,正好与透射电子显微术互补;(2)由(1)可知,相对于透射电镜技术,X射线形貌术的试样制备也容易得多,基本上是无损检测技术;(3)双束的条件很容易满足;(4)不能完全考虑为平面波,X射线光源存在一定的发散角,透射电子显微术中的“柱体近似”很难满足。如图2.7所示,在由透射光束方向 S0和衍射光束方向Sg所确定的Borrmann扇形ABC中都有X射线波场激发,在该扇形中任一点都可能产生干涉效应,在出射面上这些波场去耦,分别形成朝前衍射波(Forward Diffracted Wave)和衍射波(Diffracted Wave)。但是,波场在该Borrmann扇形中的分布并不是均匀的,对于弱吸收样品中经常出现所谓的边缘效应(Margin Effect),在Borrmann扇形的边缘部分波 的振幅有显著增强。而且最重要的是在Borrmann扇形中的干涉效应引起的衍衬干涉条纹,如果样品中存在较多的缺陷导致晶格畸变而完整度下降后,这些缺陷对波场的散射就破坏了Borrmann扇形中的位相关系,导致干涉条纹的迅速减弱甚至消失。因此,衍衬干涉条纹既是X 射线在晶体中发生动力学衍射的直接证明,同时又是晶体的晶格高度完整的象征。
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