Líneas de Kikuchi (física)
Las líneas de Kikuchi son patrones de electrones formados por dispersión. Se emparejan para formar bandas en difracción de electrones a partir de muestras de monocristales, que sirven como "caminos en el espacio de orientación" para los microscopistas que no están seguros de lo que están mirando. En los microscopios electrónicos de transmisión , se ven fácilmente en la difracción de las regiones de la muestra lo suficientemente gruesas para la dispersión múltiple. [1] A diferencia de los puntos de difracción, que parpadean cuando uno inclina el cristal, las bandas Kikuchi marcan el espacio de orientación con intersecciones bien definidas (llamadas zonas o polos), así como caminos que conectan una intersección con la siguiente.
Los mapas experimentales y teóricos de la geometría de la banda de Kikuchi, así como sus análogos en el espacio directo, por ejemplo, curvas de nivel, patrones de canalización de electrones y mapas de visibilidad de franjas, son herramientas cada vez más útiles en microscopía electrónica de materiales cristalinos y nanocristalinos . [2] Debido a que cada línea de Kikuchi está asociada con la difracción de Bragg de un lado de un solo conjunto de planos de celosía, estas líneas se pueden etiquetar con el mismo Miller o celosía recíprocaíndices que se utilizan para identificar puntos de difracción individuales. Kikuchi intersecciones banda, o zonas, por otro lado se indexan con directo celosía índices es decir, los índices que representan múltiplos enteros de los vectores de la base de celosía un , b y c .
Las líneas de Kikuchi se forman en patrones de difracción por electrones difusamente dispersos, por ejemplo, como resultado de las vibraciones térmicas de los átomos. [3] Las principales características de su geometría se pueden deducir de un mecanismo elástico simple propuesto en 1928 por Seishi Kikuchi , [4] aunque se necesita la teoría dinámica de la dispersión inelástica difusa para comprenderlas cuantitativamente. [5]
La figura de la izquierda muestra las líneas de Kikuchi que conducen a una zona de silicio [100], tomada con la dirección del haz aproximadamente a 7,9 ° de la zona a lo largo de la banda de Kikuchi (004). El rango dinámico de la imagen es tan grande que solo algunas partes de la película no están sobreexpuestas . Las líneas de Kikuchi son mucho más fáciles de seguir con ojos adaptados a la oscuridad en una pantalla fluorescente , que capturarlas inmóviles en papel o película, a pesar de que los ojos y los medios fotográficos tienen una respuesta aproximadamente logarítmica a la intensidad de la iluminación. Por lo tanto, el trabajo totalmente cuantitativo sobre tales características de difracción está asistido por el gran rango dinámico lineal de los detectores CCD.. [7]
Esta imagen subtiende un rango angular de más de 10 ° y requiere el uso de una cámara de longitud L más corta de lo habitual . Los anchos de banda de Kikuchi en sí mismos (aproximadamente λL / d donde λ / d es aproximadamente el doble del ángulo de Bragg para el plano correspondiente) están muy por debajo de 1 °, porque la longitud de onda λ de los electrones (alrededor de 1,97 picómetros en este caso) es mucho menor que la plano de celosía d-espaciamiento en sí mismo. A modo de comparación, el espaciado d para el silicio (022) es de aproximadamente 192 picómetros mientras que el espaciado d para el silicio (004) es de aproximadamente 136 picómetros.
La imagen se tomó de una región del cristal que es más gruesa que el camino libre medio inelástico (alrededor de 200 nanómetros), por lo que las características de dispersión difusa (las líneas de Kikuchi) serían fuertes en comparación con las características de dispersión coherente (puntos de difracción). El hecho de que los puntos de difracción supervivientes aparezcan como discos cruzados por líneas brillantes de Kikuchi significa que el patrón de difracción se tomó con un haz de electrones convergente. En la práctica, las líneas de Kikuchi se ven fácilmente en regiones gruesas del área seleccionada o en difracción de electrones de haz convergente.patrones, pero difíciles de ver en la difracción de cristales de mucho menos de 100 nm de tamaño (donde, en cambio, los efectos de visibilidad de las franjas de celosía se vuelven importantes). Esta imagen se registró en haz convergente, porque eso también reduce el rango de contrastes que deben grabarse en la película.
