Kính hi?n vi ?i?n t? truy?n qua có ?? phan gi?i cao (HRTEM ho?c HREM) là ?? t??ng ph?n pha (?? t??ng ph?n c?a hình ?nh kính hi?n vi ?i?n t? có ?? phan gi?i cao ???c hình thành b?i s? l?ch pha gi?a sóng chi?u t?ng h?p và sóng nhi?u x?, Nó ???c g?i là kính t??ng ph?n pha. ??a ra m?t s? s?p x?p nguyên t? c?a h?u h?t các v?t li?u tinh th?.

Kính hi?n vi ?i?n t? truy?n qua có ?? phan gi?i cao b?t ??u vào nh?ng n?m 1950. N?m 1956, JWMenter tr?c ti?p quan sát các d?i phthalocyanin b?ng ??ng 12 ? song song v?i ?? phan gi?i c?a kính hi?n vi ?i?n t? truy?n qua 8, và m? kính hi?n vi ?i?n t? có ?? phan gi?i cao. Cánh c?a ph?u thu?t. ??u nh?ng n?m 1970, n?m 1971, Iijima Chengman ?? s? d?ng TEM có ?? phan gi?i 3,5 ? ?? ch?p ?nh t??ng ph?n pha c?a Ti2Nb10O29, và quan sát tr?c ti?p hình chi?u c?a nhóm nguyên t? d?c theo chùm ?i?n t? t?i. ??ng th?i, vi?c nghiên c?u ly thuy?t và c?ng ngh? phan tích ?nh ?? phan gi?i cao c?ng ??t ???c nh?ng b??c ti?n quan tr?ng. Trong nh?ng n?m 1970 và 1980, c?ng ngh? kính hi?n vi ?i?n t? liên t?c ???c c?i ti?n, và ?? phan gi?i ?? ???c c?i thi?n r?t nhi?u. Nói chung, TEM l?n có th? ??m b?o ?? phan gi?i tinh th? là 1,44 ? và ?? phan gi?i ?i?m t? 2 ??n 3 ?. HRTEM kh?ng ch? có th? quan sát hình ?nh rìa m?ng ph?n ánh kho?ng cách gi?a các m?t ph?ng, mà còn có th? quan sát hình ?nh c?u trúc v? s? s?p x?p c?a các nguyên t? ho?c nhóm trong c?u trúc tinh th? ph?n ?ng. G?n ?ay, nhóm nghiên c?u c?a Giáo s? David A. Muller t?i ??i h?c Cornell, Hoa K? ?? s? d?ng c?ng ngh? hình ?nh nhi?u l?p và m?t máy dò m?ng pixel kính hi?n vi ?i?n t? ???c phát tri?n ??c l?p ?? ??t ???c ?? phan gi?i kh?ng gian 0,39 ? trong ?i?u ki?n hình ?nh n?ng l??ng chùm tia ?i?n t? th?p.

Hi?n nay, kính hi?n vi ?i?n t? truy?n qua th??ng có kh? n?ng th?c hi?n HRTEM. Các kính hi?n vi ?i?n t? truy?n qua ???c phan thành hai lo?i: ?? phan gi?i cao và phan tích. TEM ?? phan gi?i cao ???c trang b? m?t m?nh c?c m?c tiêu có ?? phan gi?i cao và k?t h?p màng ng?n, làm cho góc nghiêng c?a b?ng m?u nh?, d?n ??n h? s? quang sai hình c?u m?c tiêu nh? h?n; trong khi TEM phan tích ?òi h?i m?t l??ng l?n h?n cho các phan tích khác nhau. Góc nghiêng c?a giai ?o?n m?u, do ?ó, c?c c?a ?ng kính v?t kính ???c s? d?ng khác v?i lo?i có ?? phan gi?i cao, do ?ó ?nh h??ng ??n ?? phan gi?i. Nhìn chung, TEM ?? phan gi?i cao 200 kev có ?? phan gi?i 1,9, trong khi TEM phan tích 200 kev có 2,3. Nh?ng ?i?u này kh?ng ?nh h??ng ??n hình ?nh phan tích TEM ch?p ?nh ?? phan gi?i cao.

Nh? ???c hi?n th? trong Hình 1, s? ?? ???ng quang c?a quá trình ch?p ?nh kính hi?n vi ?i?n t? có ?? phan gi?i cao, khi m?t chùm electron có b??c sóng nh?t ??nh (λ) x?y ra trên m?t tinh th? có m?t ph?ng tinh th? d, ?i?u ki?n Bragg (2dsin = λ) ???c th?a m?n, M?t sóng nhi?u x? ???c t?o ra ? m?t góc (2θ). Sóng nhi?u x? này h?i t? trên m?t ph?ng tiêu c? phía sau c?a v?t kính ?? t?o thành m?t ?i?m nhi?u x? (trong kính hi?n vi ?i?n t?, m?t ?i?m nhi?u x? th??ng xuyên hình thành trên m?t ph?ng tiêu c? phía sau ???c chi?u lên màn hình ph?t pho, ???c g?i là m? hình nhi?u x? electron ). Khi sóng nhi?u x? trên m?t ph?ng tiêu c? ti?p t?c di chuy?n v? phía tr??c, sóng nhi?u x? ???c t?ng h?p, m?t hình ?nh phóng to (hình ?nh hi?n vi ?i?n t?) ???c hình thành trên m?t ph?ng hình ?nh, và hai ho?c nhi?u ?i?m d?ng c?a v?t kính l?n h?n có th? ???c chèn vào tiêu c? phía sau máy bay. Hình ?nh giao thoa sóng, ???c g?i là kính hi?n vi ?i?n t? có ?? phan gi?i cao, ???c g?i là hình ?nh hi?n vi ?i?n t? có ?? phan gi?i cao (hình ?nh hi?n vi có ?? phan gi?i cao).

Nh? ?? ?? c?p ? trên, hình ?nh kính hi?n vi ?i?n t? có ?? phan gi?i cao là hình ?nh hi?n vi t??ng ph?n pha ???c hình thành b?ng cách truy?n chùm tia truy?n qua c?a m?t ph?ng tiêu c? c?a th?u kính v?t kính và m?t s? chùm tia nhi?u x? qua con ng??i m?c tiêu, do s? k?t h?p pha c?a chúng. Do s? khác bi?t v? s? l??ng chùm tia nhi?u x? tham gia vào hình ?nh, hình ?nh có ?? phan gi?i cao c?a các tên khác nhau ???c thu ???c. Do các ?i?u ki?n nhi?u x? và ?? dày m?u khác nhau, các vi sóng ?i?n t? có ?? phan gi?i cao v?i th?ng tin c?u trúc khác nhau có th? ???c chia thành n?m lo?i: rìa l??i, hình ?nh c?u trúc m?t chi?u, hình ?nh m?ng hai chi?u (hình ?nh m?t ?), hai chi?u hình ?nh c?u trúc (hình ?nh t? l? nguyên t?: hình ?nh c?u trúc tinh th?), hình ?nh ??c bi?t.

Rìa l??i: N?u m?t chùm truy?n trên m?t ph?ng tiêu c? phía sau ???c ch?n b?i th?u kính v?t kính và m?t chùm nhi?u x? giao thoa v?i nhau, s? có m?t m?u rìa m?t chi?u v?i c??ng ?? thay ??i ??nh k? (nh? ???c hi?n th? b?i tam giác ?en trong Hình 2 (f)) ?ay là s? khác bi?t gi?a rìa m?ng và hình ?nh m?ng tinh th? và hình ?nh c?u trúc, kh?ng yêu c?u chùm electron ph?i song song chính xác v?i m?t ph?ng m?ng. Trên th?c t?, trong quan sát các tinh th?, k?t t?a và t??ng t?, các rìa m?ng th??ng thu ???c b?ng cách giao thoa gi?a sóng chi?u và sóng nhi?u x?. N?u m?t m?u nhi?u x? electron c?a m?t ch?t nh? tinh th? ???c ch?p ?nh, m?t vòng th? ph??ng s? xu?t hi?n nh? th? hi?n trong (a) c?a Hình 2.

Hình ?nh c?u trúc m?t chi?u: N?u m?u có ?? nghiêng nh?t ??nh, do ?ó chùm tia ?i?n t? song song v?i m?t ph?ng tinh th? nh?t ??nh c?a tinh th?, nó có th? th?a m?n m? hình nhi?u x? nhi?u x? m?t chi?u nh? trong Hình 2 (b) ( phan b? ??i x?ng ??i v?i ?i?m truy?n) M? hình nhi?u x?). Trong m?u nhi?u x? này, hình ?nh có ?? phan gi?i cao ???c ch?p trong ?i?u ki?n l?y nét t?i ?u khác v?i rìa m?ng và hình ?nh c?u trúc m?t chi?u ch?a th?ng tin c?a c?u trúc tinh th?, ngh?a là hình ?nh c?u trúc m?t chi?u thu ???c, nh? ???c hi?n th? trong hình 3 (hình ?nh c?u trúc m?t chi?u có ?? phan gi?i cao c?a oxit siêu d?n d?a trên Bi ???c hi?n th?.

Hình ?nh m?ng hai chi?u: N?u chùm electron là s? c? song song v?i m?t tr?c tinh th? nh?t ??nh, có th? thu ???c m?u nhi?u x? hai chi?u (phan b? ??i x?ng hai chi?u ??i v?i ?i?m truy?n trung tam, nh? hình 2 (c) ). ??i v?i m?t m? hình nhi?u x? electron nh? v?y. Trong vùng lan c?n c?a ?i?m truy?n, m?t sóng nhi?u x? ph?n x? t? bào ??n v? tinh th? xu?t hi?n. Trong hình ?nh hai chi?u ???c t?o b?i s? giao thoa gi?a sóng nhi?u x? và sóng truy?n, hình ?nh m?ng hai chi?u hi?n th? ? ??n v? có th? ???c quan sát và hình ?nh này ch?a th?ng tin trên thang ?o ? ??n v?. Tuy nhiên, th?ng tin kh?ng ch?a thang ?o nguyên t? (s?p x?p nguyên t?), ngh?a là hình ?nh m?ng hai chi?u là hình ?nh m?ng hai chi?u c?a silicon ??n tinh th? nh? trong Hình 3 (d).

Hình ?nh c?u trúc hai chi?u: thu ???c m?u nhi?u x? nh? trong hình 2 (d). Khi hình ?nh kính hi?n vi ?i?n t? có ?? phan gi?i cao ???c quan sát v?i ki?u nhi?u x? nh? v?y, sóng nhi?u x? càng liên quan ??n hình ?nh, th?ng tin ch?a trong hình ?nh có ?? phan gi?i cao c?ng càng nhi?u. Hình ?nh c?u trúc hai chi?u có ?? phan gi?i cao c?a oxit siêu d?n Tl2Ba2CuO6 ???c hi?n th? trong Hình 3 (e). Tuy nhiên, nhi?u x? c?a phía b??c sóng cao v?i gi?i h?n ?? phan gi?i cao h?n c?a kính hi?n vi ?i?n t? kh?ng có kh? n?ng tham gia vào hình ?nh c?a th?ng tin c?u trúc chính xác và tr? thành n?n. Do ?ó, trong ph?m vi cho phép c?a ?? phan gi?i. B?ng cách t?o ?nh v?i càng nhi?u sóng nhi?u x? càng t?t, có th? thu ???c hình ?nh ch?a th?ng tin chính xác v? s? s?p x?p các nguyên t? trong ? ??n v?. Hình ?nh c?u trúc ch? có th? ???c quan sát trong m?t vùng m?ng b? kích thích b?i m?i quan h? t? l? gi?a sóng tham gia vào hình ?nh và ?? dày c?a m?u.

Hình ?nh ??c bi?t: Trên m?u nhi?u x? c?a m?t ph?ng tiêu c? phía sau, vi?c chèn kh?u ?? ch? ch?n hình ?nh sóng c? th? ?? có th? quan sát hình ?nh t??ng ph?n c?a th?ng tin c?u trúc c? th?. M?t ví d? ?i?n hình c?a nó là m?t c?u trúc có tr?t t? nh? th? nào. M?u nhi?u x? electron t??ng ?ng ???c hi?n th? trong Hình 2 (e) là m?u nhi?u x? electron c?a h?p kim theo th? t? Au, Cd. C?u trúc ???c s?p x?p d?a trên c?u trúc l?p ph??ng t?p trung vào m?t, trong ?ó các nguyên t? Cd ???c s?p x?p theo th? t?. Hình 2 (e) m?u nhi?u x? electron là y?u ngo?i tr? các ph?n x? m?ng c? b?n c?a các ch? s? (020) và (008). Ph?n x? m?ng tinh th?, s? d?ng th?u kính v?t kính ?? trích xu?t ph?n x? m?ng c? b?n, s? d?ng sóng truy?n và hình ?nh ph?n x? m?ng tinh th?, ch? các nguyên t? Cd có ?i?m sáng ho?c ?i?m t?i nh? ?? phan gi?i cao nh? trong Hình 4.

Nh? th? hi?n trong Hình 4, hình ?nh có ?? phan gi?i cao thay ??i theo ?? dày c?a m?u g?n tiêu c? d??i ?? phan gi?i cao t?i ?u. Do ?ó, khi chúng ta có ???c m?t hình ?nh có ?? phan gi?i cao, chúng ta kh?ng th? ??n gi?n nói r?ng hình ?nh có ?? phan gi?i cao là gì. ??u tiên chúng ta ph?i th?c hi?n m?t m? ph?ng trên máy tính ?? tính toán c?u trúc c?a v?t li?u d??i các ?? dày khác nhau. Hình ?nh ch?t l??ng có ?? phan gi?i cao. M?t lo?t các hình ?nh có ?? phan gi?i cao do máy tính tính toán ???c so sánh v?i các hình ?nh có ?? phan gi?i cao do thí nghi?m thu ???c ?? xác ??nh các ?nh có ?? phan gi?i cao do thí nghi?m thu ???c. Hình ?nh m? ph?ng máy tính trong Hình 5 ???c so sánh v?i hình ?nh có ?? phan gi?i cao thu ???c t? thí nghi?m.