Kikuchi-viiva tai Kikuchi-viiva [1] (japanilaisen fyysikon Seishi Kikuchin puolesta ) on nauhapari, joka muodostuu elektronidiffraktion aikana yksittäiskiteestä. Tämä ilmiö voidaan havaita heijastuneiden elektronien diffraktiossa SEM : ssä ja transmissioelektronimikroskoopissa näytteen alueella, joka on tarpeeksi paksu moninkertaista sirontaa varten [2] . Nauhat toimivat "reittinä suuntautumisavaruudessa" mikroskooppeille, jotka eivät ole varmoja siitä, mitä he tarkkailevat. Toisin kuin diffraktioheijastukset, jotka haalistuvat ja ilmestyvät uudelleen, kun kidettä pyöritetään, Kikuchi-viivat merkitsevät orientaatioavaruutta hyvin määriteltyjen risteyskohtien (jota kutsutaan vyöhykkeiksi tai napoiksi) sekä risteyksiä yhdistävien polkujen kautta.
Kikuchi-nauhojen geometrian kokeelliset ja teoreettiset kartat sekä niiden suorat avaruusvastineet, kuten taivutusmuodot, elektronien kanavointikuviot ja reunanäkyvyyskartat, ovat yhä hyödyllisempiä kiteisten ja nanokiteisten materiaalien mikroskoopiassa . [3] Koska jokainen Kikuchi-viiva liittyy Bragg-diffraktioon yhden hilatasojoukon toisella puolella, näille viivoille voidaan osoittaa samat Millerin tai käänteishilaindeksit, joita käytetään osoittamaan tavanomaisia diffraktioheijastuksia. Kikuchi-liuskojen leikkauspisteet, toisin sanoen vyöhykkeet, on merkitty suorilla hila-indekseillä eli indekseillä, jotka esitetään kertomalla kantavektorit a, b ja c.
Kikuchi-viivat muodostuvat sironneiden elektronien diffraktiokuvioita esimerkiksi atomien lämpövärähtelyjen seurauksena. [4] Niiden geometrian pääpiirteet voidaan päätellä Seishi Kikuchin vuonna 1928 ehdottamasta yksinkertaisesta elastisesta mekanismista [5] , vaikka joustamattoman sironnan dynaaminen teoria on ymmärrettävä kvantitatiivisesti. [6]
Röntgensironnan tapauksessa näitä viivoja kutsutaan Kossel-viivoiksi . [7]
Vasemmalla olevassa kuvassa näkyy piin [100]-vyöhykettä vastaavat Kikuchi-viivat, joiden säteen poikkeama siitä on noin 7,9° Kikuchi (004) -kaistaa pitkin.
Kuvan dynaaminen alue on niin suuri, että vain osa filmistä jää valottamatta. Kikuchi-viivoja on helpompi seurata fluoresoivalla näytöllä, kun silmät ovat tottuneet pimeyteen, kuin seurata staattisia tulosteita paperille tai filmille, vaikka sekä ihmissilmä että valokuvafilmi reagoivat suunnilleen logaritmillisesti valon voimakkuuteen.
Kikuchi-viivat korostavat hilatasojen reunaa paksujen näytteiden diffraktiokuvioissa. Koska Bragg-kulmat korkeaenergisessa elektronidiffraktiossa ovat hyvin pieniä (~ 1⁄4 kulmaa 300 keV : lle)), Kikuchi-kaistat ovat melko kapeita käänteisavaruudessa. Se tarkoittaa myös normaaliavaruudessa olevissa kuvissa, että hilatasojen reuna (hilatasojen reuna) ...
Keinukäyrät [8] (vasemmalla) ovat käyriä heijastuneiden elektronien intensiteetistä satunnaisen ja normaalin elektronisuihkukohdan välisen kulman funktiona kidetasojen muodostamiseksi näytteessä.
Keinukäyrästä näkyy, että näytteen paksuus muuttuu 10 nanometriin tai pienemmäksi (esim. 300 keV:n elektronien ja hilavälien ollessa noin 0,23 nm) kallistuskulma-alueen, joka johtaa diffraktioon ja/tai hilan reunakontrastiin (hila-hapsa). näkyvyys) tulee kääntäen verrannollinen näytteen paksuuteen. Hilan näkyvän reunan geometria (hilan reunan näkyvyys) tulee siksi hyödyksi nanomateriaalien tutkimuksessa elektronimikroskoopissa [9] [10] , samoin kuin kaarevat ääriviivat (taivutusmuodot) ja Kikuchi-viivat ovat hyödyllisiä. yksikidenäytteiden tutkimuksessa (esimerkiksi metalli- ja puolijohdenäytteet, joiden paksuus on kymmenen mikrometrin alueella).
Yllä olevat menetelmät sisältävät kaikkien ohuen näytteen läpi kulkevien elektronien havaitsemisen, yleensä transmissioelektronimikroskoopissa . Pyyhkäisyelektronimikroskoopissa sitä vastoin yleensä tarkastellaan elektroneja, jotka nousevat, kun fokusoitu elektronisuihku rasteroidaan paksun näytteen läpi(!?). Kanavatut elektronikuviot korostavat assosiaatiovaikutusta kidehilan tasojen reunaan (reuna-hilatasot), joka havaitaan pyyhkäisyelektronimikroskoopissa toissijaisissa tai takaisinsironneissa elektroneissa.