A Kikuchi-vonal vagy Kikuchi-vonal [1] ( Seishi Kikuchi japán fizikus nevében ) egy sávpár, amely az egykristály elektrondiffrakciója során keletkezik . Ez a jelenség megfigyelhető a visszavert elektronok diffrakciójában SEM - ben és transzmissziós elektronmikroszkópban a minta többszörös szóráshoz elég vastag tartományán [2] . A sávok "útvonalként" szolgálnak a tájékozódási térben a mikroszkóposok számára, akik nem biztosak abban, hogy mit figyelnek meg. Ellentétben a diffrakciós visszaverődésekkel, amelyek a kristály elforgatásakor elhalványulnak és újra megjelennek, a Kikuchi-vonalak jól meghatározott metszéspontokon (ezek zónák vagy pólusok), valamint a metszéspontokat összekötő utak jelölik ki az orientációs teret.
A Kikuchi-sávok geometriájának kísérleti és elméleti térképei, valamint közvetlen térbeli megfelelőik, mint például a hajlítási kontúrok, az elektroncsatornázási minták és a perem láthatósági térképei, egyre hasznosabbak kristályos és nanokristályos anyagok mikroszkópiában . [3] Mivel minden Kikuchi-vonal Bragg-diffrakcióhoz kapcsolódik egyetlen rácssíkhalmaz egyik oldalán, ezekhez a vonalakhoz ugyanazokat a Miller- vagy reciprok rácsindexeket lehet hozzárendelni , amelyeket a hagyományos diffrakciós visszaverődések jelölésére használnak. A Kikuchi-csíkok metszéspontjait, más szóval a zónákat közvetlen rácsindexekkel jelöljük, vagyis olyan indexekkel, amelyeket az a, b és c bázisvektorok szorzásával ábrázolunk.
A Kikuchi-vonalak szórt elektronok diffrakciós mintázataiból jönnek létre, például az atomok termikus rezgésének eredményeként. [4] Geometriájuk főbb jellemzői a Seishi Kikuchi által 1928-ban javasolt egyszerű rugalmas mechanizmusból [5] következtethetők, bár a rugalmatlan szórás dinamikus elméletét kvantitatívan meg kell érteni. [6]
Röntgenszórás esetén ezeket a vonalakat Kossel-vonalaknak nevezzük . [7]
A bal oldali ábrán a szilícium [100] zónájának megfelelő Kikuchi-vonalak láthatók, amelyektől hozzávetőlegesen 7,9°-os nyalábeltérés van a Kikuchi (004) sáv mentén.
A kép dinamikus tartománya olyan nagy, hogy a filmnek csak egy része nem exponálódik. Könnyebb követni a Kikuchi-vonalakat egy fluoreszkáló képernyőn, amikor a szem megszokta a sötétséget, mint a statikus nyomatokat papíron vagy filmen követni, bár mind az emberi szem, mind a fotófilm megközelítőleg logaritmikusan reagál a fény intenzitására.
A Kikuchi-vonalak arra szolgálnak, hogy kiemeljék a rácssíkok szélét a vastag minták diffrakciós mintáiban. Mivel a nagyenergiájú elektrondiffrakcióban a Bragg - szögek nagyon kicsik (300 keV esetén ~ 1⁄4 szög ) ), a Kikuchi-sávok meglehetősen szűkek a reciprok térben. Ez azt is jelenti a normál térben lévő képeken, hogy a rácssíkok éle (rácssíkok éle) ...
A ringató görbék [8] (balra) a visszavert elektronintenzitás görbéi a véletlenszerű és a normál elektronnyaláb pozíciók közötti szög függvényében, hogy a mintában kristálysíkokat állapítsanak meg.
A ringató görbén látható, hogy a minta vastagsága 10 nanométerre vagy kisebbre változik (például 300 keV-os elektronok és kb. 0,23 nm rácstávolság esetén) a dőlésszögek tartománya, amely diffrakciót és/vagy rácsél kontrasztot (rács-perem) eredményez. láthatóság) fordítottan arányossá válik a minta vastagságával. A rács látható élének geometriája (rács-perem láthatóság) ezért hasznossá válik a nanoanyagok elektronmikroszkópos vizsgálatában [9] [10] , valamint hasznosak az íves kontúrok (hajlítási kontúrok) és a Kikuchi-vonalak egykristály minták (például tíz mikrométeres vastagságú fém- és félvezető minták) vizsgálatában.
A fenti módszerek magukban foglalják a vékony mintán áthaladó összes elektron kimutatását, általában transzmissziós elektronmikroszkópban . A pásztázó elektronmikroszkópban viszont általában a felszálló elektronokat nézzük, amikor egy fókuszált elektronnyalábot raszterezünk egy vastag próbatesten (!?). A csatornázott elektronmintázatok hangsúlyozzák a kristályrács síkjainak élével való asszociáció hatását (él-rácssíkok), amely pásztázó elektronmikroszkóppal megfigyelhető a szekunder vagy visszaszórt elektronokban.