Kikuchi linje eller Kikuchi linje [1] (på vegne af den japanske fysiker Seishi Kikuchi ) er et par bånd dannet under elektrondiffraktion fra en enkelt krystal. Dette fænomen kan observeres i diffraktionen af reflekterede elektroner i en SEM og i et transmissionselektronmikroskop på et område af prøven, der er tykt nok til multipel spredning [2] . Båndene tjener som "veje i orienteringsrum" for mikroskopister, der er usikre på, hvad de observerer. I modsætning til diffraktionsrefleksioner, som falmer og dukker op igen, når krystallen roteres, markerer Kikuchi-linjer orienteringsrummet gennem veldefinerede skæringspunkter (kaldet zoner eller poler) såvel som stier, der forbinder skæringspunkterne.
Eksperimentelle og teoretiske kort over geometrien af Kikuchi-båndene såvel som deres direkte rumlige modstykker, såsom bøjningskonturer, elektronkanalmønstre og kantsynlighedskort, er i stigende grad nyttige i mikroskopi af krystallinske og nanokrystallinske materialer. [3] Da hver Kikuchi-linje er forbundet med Bragg-diffraktion på den ene side af et enkelt sæt gitterplaner, kan disse linjer tildeles de samme Miller- eller reciproke gitterindekser, som bruges til at betegne konventionelle diffraktionsrefleksioner. Skæringspunkterne mellem Kikuchi-strimlerne, med andre ord zonerne, er betegnet med direkte gitterindekser, det vil sige indekser, der er repræsenteret ved at gange basisvektorerne a, b og c.
Kikuchi-linjer er dannet af diffraktionsmønstre af spredte elektroner, for eksempel som følge af termiske vibrationer af atomer. [4] Hovedtrækkene i deres geometri kan udledes af den enkle elastiske mekanisme foreslået i 1928 af Seishi Kikuchi, [5] selvom den dynamiske teori om uelastisk spredning skal forstås kvantitativt. [6]
I tilfælde af røntgenspredning kaldes disse linjer for Kossel-linjer . [7]
Figuren til venstre viser Kikuchi-linjerne svarende til [100]-zonen af silicium med en omtrentlig stråleafvigelse på 7,9° fra den langs Kikuchi (004)-båndet.
Billedets dynamiske område er så stort, at kun en del af filmen ikke eksponeres. Det er lettere at følge Kikuchi-linjer på en fluorescerende skærm, når øjnene har vænnet sig til mørket, end det er at følge statiske print på papir eller film, selvom både det menneskelige øje og fotografisk film har en tilnærmelsesvis logaritmisk respons på lysintensiteten.
Kikuchi-linjerne tjener til at fremhæve kanten af gitterplanerne i diffraktionsmønstrene for tykke prøver. Fordi Bragg-vinklerne i højenergi-elektrondiffraktion er meget små (~ 1 ⁄ 4 vinkler for 300 keV)), er Kikuchi-båndene ret smalle i det reciproke rum. Det betyder også i billeder i det normale rum, at kanten af gitterplanerne (gitterplanernes kant) ...
Vippekurver [8] (venstre) er plots af reflekteret elektronintensitet som funktion af vinklen mellem tilfældige og normale elektronstrålepositioner for at etablere krystalplaner i prøven.
Du kan se fra vippekurven, at prøvetykkelsen ændrer sig til 10 nanometer eller mindre (f.eks. for 300 keV elektroner og gitterafstande på ca. 0,23 nm) intervallet af hældningsvinkler, der resulterer i diffraktion og/eller gitterkantkontrast (gitter-kantkontrast) synlighed) bliver omvendt proportional med prøvetykkelsen. Geometrien af den synlige kant af gitteret (gitter-kantsynlighed) bliver derfor nyttig i studiet af nanomaterialer i et elektronmikroskop [9] [10] , såvel som buede konturer (bøjningskonturer) og Kikuchi-linjer er nyttige i undersøgelsen af enkeltkrystalprøver (for eksempel metal- og halvlederprøver med tykkelser i ti-mikrometer-området).
Ovenstående metoder involverer påvisning af alle elektroner, der passerer gennem en tynd prøve, normalt i et transmissionselektronmikroskop . I et scanningselektronmikroskop ser man derimod normalt på elektronerne, der stiger, når en fokuseret elektronstråle rasteres gennem et tykt eksemplar(!?). Kanaliserede elektronmønstre understreger effekten af association med kanten af krystalgitterplanerne (kant-på-gitterplaner), som observeres i et scanningselektronmikroskop i sekundære eller tilbagespredte elektroner.