晶體材料納米缺陷的電子顯微學

《晶體材料納米缺陷的電子顯微學》是依託上海大學，由周忠福擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：晶體材料納米缺陷的電子顯微學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周忠福
• 依託單位：上海大學

中文摘要

凝聚態材料的性能極大地依賴於其中的缺陷。為了闡明缺陷對材料性能的影響，我們必須首先充分掌握材料中缺陷的形態。晶體材料中尺寸大於5納米的缺陷，可利用傳統的電子顯微衍襯成像技術來表征。但對於更細微缺陷的表征，到目前為止還沒有切實可行的成熟方法。而這些非常微小的缺陷對材料的力學、熱學及電磁等性能均有極大的影響，如核聚變反應器的結構材料受高能中子的輻照會產生大量的非常微小的缺陷團簇，如何表征這些細微缺陷團簇是一個在進行核材料設計、遴選以及時效評價時必須解決難題。 本項目將在細微缺陷電子顯微學理論、電子顯微成像模擬方法和實驗技術上取得突破，通過完善傳統電子衍襯像技術並開發新的基於電子彈性散射的表征方法來解決這一問題。同時作為項目的副產品，將在申請人過去開發的模擬軟體TEMACI以及DynaDS的基礎上，增加新的數據處理、圖像分析、圖形資料庫功能以及圖形用戶界面，形成一個功能完備的工具軟體。

結題摘要

本項目拓展了納米缺陷電子顯微學的理論基礎；完善了利用透射電鏡傳統衍襯像成像的理論體系，解決了前人的理論與模擬方法對於納米缺陷的弱束成像無法準確實現的不足，在程式上克服了納米缺陷，主要是位錯環與層錯四面體的應變場的計算難題，實現了缺陷與成像幾何的準確控制。最終使得系統模擬微小缺陷的電子衍襯像成為可能。 本項目最主要的工作在於系統地完成了缺陷致電子彈性散射的理論體系的建立，不僅在X射線彈性散射的運動學理論的基礎上推導了電子彈性散射的運動學方程，並首次系統了動力學的理論體系，建立了模型和編寫了程式實現了分別基於運動學和動力學理論的模擬，和早期的實驗結果進行了對比，取得了該領域零的突破。 所形成的軟體有望拓展為模擬在正空間和倒易空間下納米缺陷的電鏡成像的輔助系統。本項目的這些結果對於研究晶體材料中的納米缺陷的形態、演變，進而對材料性能的影響有輔助作用。也可作為電子顯微教學的輔助工具使用。