Kikuchi-linje eller Kikuchi-linje [1] (på uppdrag av den japanske fysikern Seishi Kikuchi ) är ett par band som bildas under elektrondiffraktion från en enda kristall. Detta fenomen kan observeras i diffraktionen av reflekterade elektroner i en SEM och i ett transmissionselektronmikroskop på en region av provet som är tillräckligt tjock för multipel spridning [2] . Banden fungerar som "vägar i orienteringsutrymme" för mikroskopister som är osäkra på vad de observerar. Till skillnad från diffraktionsreflektioner, som bleknar och återkommer när kristallen roteras, markerar Kikuchi-linjer orienteringsutrymmet genom väldefinierade skärningspunkter (kallade zoner eller poler) såväl som vägar som förbinder skärningspunkterna.
Experimentella och teoretiska kartor över Kikuchi-bandens geometri såväl som deras direkta rymdmotsvarigheter, såsom böjkonturer, elektronkanalmönster och kartor över franssynlighet, blir alltmer användbara vid mikroskopi av kristallina och nanokristallina material. [3] Eftersom varje Kikuchi-linje är associerad med Bragg-diffraktion på ena sidan av en enda uppsättning gitterplan, kan dessa linjer tilldelas samma Miller- eller reciproka gitterindex som används för att beteckna konventionella diffraktionsreflektioner. Skärningspunkterna mellan Kikuchi-remsorna, med andra ord zonerna, betecknas med direkta gitterindex, det vill säga index som representeras genom att multiplicera basvektorerna a, b och c.
Kikuchi-linjer bildas från diffraktionsmönster av spridda elektroner, till exempel som ett resultat av termiska vibrationer av atomer. [4] Huvuddragen i deras geometri kan härledas från den enkla elastiska mekanismen som föreslogs 1928 av Seishi Kikuchi, [5] även om den dynamiska teorin om oelastisk spridning måste förstås kvantitativt. [6]
När det gäller röntgenspridning kallas dessa linjer för Kossel-linjer . [7]
Figuren till vänster visar Kikuchi-linjerna som motsvarar [100]-zonen av kisel med en ungefärlig strålavvikelse på 7,9° från den längs Kikuchi (004)-bandet.
Bildens dynamiska omfång är så stort att endast en del av filmen inte exponeras. Det är lättare att följa Kikuchi-linjer på en fluorescerande skärm när ögonen har vant sig vid mörkret än att följa statiska utskrifter på papper eller film, även om både det mänskliga ögat och fotografisk film har ett ungefär logaritmiskt svar på ljusintensiteten.
Kikuchi-linjerna tjänar till att framhäva kanten av gitterplanen i diffraktionsmönstren för tjocka prover. Eftersom Bragg-vinklarna i högenergielektron-diffraktion är mycket små (~ 1 ⁄ 4 vinklar för 300 keV)), är Kikuchi-banden ganska smala i det reciproka utrymmet. Det betyder också i bilder i normala rymden att kanten på gitterplanen (gitterplanens kant) ...
Gungkurvor [8] (vänster) är diagram av reflekterad elektronintensitet som en funktion av vinkeln mellan slumpmässiga och normala elektronstrålepositioner för att etablera kristallplan i provet.
Du kan se från gungkurvan att provets tjocklek ändras till 10 nanometer eller mindre (t.ex. för 300 keV elektroner och gitteravstånd på cirka 0,23 nm) intervallet för lutningsvinklar som resulterar i diffraktion och/eller gitterkantkontrast (gitterkantskant). synlighet) blir omvänt proportionell mot provets tjocklek. Geometrin hos den synliga kanten av gittret (gitterkantssynlighet) blir därför användbar vid studiet av nanomaterial i ett elektronmikroskop [9] [10] , liksom krökta konturer (böjkonturer) och Kikuchi-linjer är användbara i studiet av enkristallprover (till exempel metall- och halvledarprover med tjocklekar i tiomikrometerområdet).
Ovanstående metoder involverar detektering av alla elektroner som passerar genom ett tunt prov, vanligtvis i ett transmissionselektronmikroskop . I ett svepelektronmikroskop brukar man å andra sidan titta på elektronerna som stiger när en fokuserad elektronstråle rastras genom ett tjockt exemplar(!?). Kanaliserade elektronmönster betonar effekten av association med kanten av kristallgitterplanen (kant-på-gitterplan), som observeras i ett svepelektronmikroskop i sekundära eller bakåtspridda elektroner.