菊池線(Kikuchi lines)
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在稍厚晶體的銳利繞射斑點之外,你常會看到一張細緻的、明暗成對的直線交錯網,橫貫整張圖樣,像地圖上淡淡的公路。這些就是菊池線,以 1928 年解釋它們的菊池正士命名。與固定在顯微鏡螢幕上的斑點不同,這些線牢牢鎖在晶體本身——把晶體傾斜一度,整張線網就平順地在圖樣上滑動,就像真的地圖在你指下滑動一樣。這正是它們如此好用的原因。
用平白的步驟說明其機制。有些進入晶體的電子先發生瀰散散射——它們撞到原子後在試片內部向四面八方噴出,並損失一點能量。這些散射電子中有少數恰好以布拉格角打到某組晶面,於是被第二次繞射。因為瀰散散射的電子朝各個方向前進,滿足某組晶面布拉格條件的那些電子分布在兩個錐面上(晶面兩側各一個),這兩個錐面與平面偵測器相交處畫出兩條近乎筆直的線。每一對線屬於一組晶面 (hkl);成對線之間的間隙對應兩倍布拉格角,因此與一般 (hkl) 斑點的間距相符。成對線中一條略比背景亮(超額線),另一條略暗(虧損線)。
因為這些線隨晶體移動,它們是取向的精準方向盤。要到達精確的晶帶軸,你就傾斜到好幾對線交會於同一點;要為觀察缺陷建立乾淨的雙束條件,你就把選定的菊池線傾到它的斑點上。同樣的物理在掃描式電子顯微鏡中以電子背向散射繞射(EBSD)的菊池帶再度出現,那裡由電腦自動指標化以繪製晶粒取向。一個誠實的提醒:菊池線需要足夠厚、能產生瀰散散射的試片——太薄它們就消失,太厚它們就糊掉。
你想在一個鋼晶粒裡觀察差排,但繞射是一團令人困惑的斑點。你改為盯著菊池線,傾斜到有一對強線對稱地落在中心兩側——一個乾淨的雙束條件——接著差排就在影像中變成銳利的暗線清晰浮現。
菊池線固定在晶體上,所以它們像一張導航地圖,供你傾斜到精確取向。
菊池線來自在試片內部瀰散散射後再被繞射的電子,所以需要一定厚度——極薄的薄膜給出銳利斑點,卻幾乎沒有菊池線。成對線中亮的「超額」線與暗的「虧損」線分踞對應晶面精確布拉格位置的兩側。