CN109523599B - 一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统。该方法包括：获取从待分析材料的晶体方向采用透射电镜拍摄的高分辨原子图像；在高分辨原子图像中标记待分析材料的单晶胞和超晶胞；以同一原子作为起始点，将单晶胞和超晶胞叠加，得到叠加后的图像；确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴；确定晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系；将高分辨原子图像中待标定的矢量平移至标定后的晶向坐标系；根据待标定的矢量在标定后的晶向坐标系中横向坐标轴和纵向坐标轴的分量，获得待标定的矢量的晶向值。本发明操作过程简单易行，可快速测量出透射电镜高分辨原子像上的矢量值，且可测量高分辨原子像上任意矢量的晶向值。

Description

一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统

技术领域

本发明涉及材料微观分析领域，特别是涉及一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统。

背景技术

透射电子显微镜是现代科学研究的重要仪器设备，广泛的应用于材料科学与工程、生物技术和能源与化工等领域的研究。一些新材料的发现都是通过透射电镜的观察，比如：石墨烯和准晶。近年来，冷冻透射电镜也在生物蛋白的晶体结构解析方面发挥了重要作用。原位环境透射电镜的发明也使得科学家可以通过原位实验实时观察锂电池的充电和放电过程，为锂电池的制备提供理论基础。

球差校正透射电镜的出现，使得透射电镜的检测分辨率进一步提高，可达到0.06nm，远小于普通金属材料的密排晶面间距(大概0.2nm)，因此使用球差校正透射电镜可以十分容易的拍摄材料的高分辨原子图像，对于一些晶面较大的材料，甚至可以拍摄不同晶带轴的高分辨原子图像，使得研究人员可以从多个方向上探究材料的微观结构。晶体材料本身由大量的原子在立体三维上周期性排列组成，而透射电镜所拍摄的高分辨原子像是一个二维平面像，也就是晶体材料的立体结构的投影。材料中的晶体结构、组织等信息也会投影到高分辨原子像上，从而可以通过对高分辨原子像的观察和分析，在原子尺度上研究实际材料中的微观结构和组织等，为探索新材料的制备做指导。

晶体的晶向指数是表征材料特性的重要参数，是材料的微观结构分析，特别是晶体缺陷的分析必要参数，因此在使用透射电镜高分辨原子像进行晶体缺陷分析时，首要任务是确定高分辨图像中的晶向。现有技术为先标定高分辨图像中的晶体晶面指数，然后对照晶面中可能存在的晶向进行标定，标定速度慢，效率低。本发明提供一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统，可以快速方便的确定高分辨图中矢量的晶向。

发明内容

本发明的目的是提供一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法及系统，以加快标定速度，提高标定效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法，包括：

获取高分辨原子图像，所述高分辨原子图像为从待分析材料的晶体方向采用透射电镜拍摄的高分辨原子图像；

在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞；

在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的超晶胞；

以同一原子作为起始点，将所述待分析材料的单晶胞和超晶胞叠加，得到叠加后的图像；

根据叠加后的图像，确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴；

根据所述叠加后的图像，确定所述晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系；

将所述高分辨原子图像中待标定的矢量平移至所述标定后的晶向坐标系；

根据所述待标定的矢量在所述标定后的晶向坐标系中横向坐标轴和纵向坐标轴的分量，获得所述待标定的矢量的晶向值。

可选的，所述在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞，具体包括：

根据所述待分析材料的晶体参数建立晶体模型；

根据所述晶体模型，获得所述待分析材料的晶体方向的单晶胞投影图；

根据所述单晶胞投影图，在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞。

可选的，所述在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的超晶胞，具体包括：

对所述待分析材料的单晶胞沿着所述单晶胞的两个边界平移，得到多个超晶胞。

可选的，所述根据叠加后的图像，确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴，具体包括：

获取所述叠加后的图像中，所述单晶胞和超晶胞重叠部分的第一边界和第二边界，所述第一边界和所述第二边界均经过所述起始点；

将所述第一边界确定为所述晶向坐标系的横向坐标轴；

将所述第二边界确定为所述晶向坐标系的纵向坐标轴。

可选的，所述根据所述叠加后的图像，确定所述晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系，具体包括：

获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述横向坐标轴的第一交点；所有晶胞晶面包括所述单晶胞的晶面和所有超晶胞的晶面；

将所述第一交点确定为所述横向坐标轴的刻度点；

获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述纵向坐标轴的第二交点；

将所述第二交点确定为所述纵向坐标轴的刻度点，进而得到标定后的晶向坐标系。

一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定系统，包括：

高分辨原子图像获取模块，用于获取高分辨原子图像，所述高分辨原子图像为从待分析材料的晶体方向采用透射电镜拍摄的高分辨原子图像；

单晶胞标记模块，用于在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞；

超晶胞标记模块，用于在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的超晶胞；

叠加模块，用于以同一原子作为起始点，将所述待分析材料的单晶胞和超晶胞叠加，得到叠加后的图像；

坐标轴确定模块，用于根据叠加后的图像，确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴；

刻度点确定模块，用于根据所述叠加后的图像，确定所述晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系；

平移模块，用于将所述高分辨原子图像中待标定的矢量平移至所述标定后的晶向坐标系；

晶向值获得模块，用于根据所述待标定的矢量在所述标定后的晶向坐标系中横向坐标轴和纵向坐标轴的分量，获得所述待标定的矢量的晶向值。

可选的，所述单晶胞标记模块具体包括：

晶体模型构建单元，用于根据所述待分析材料的晶体参数建立晶体模型；

单晶胞投影图获取单元，用于根据所述晶体模型，获得所述待分析材料的晶体方向的单晶胞投影图；

单晶胞标记单元，用于根据所述单晶胞投影图，在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞。

可选的，所述超晶胞标记模块通过对所述待分析材料的单晶胞沿着所述单晶胞的两个边界平移，得到多个超晶胞。

可选的，所述坐标轴确定模块具体包括：

边界获取单元，用于获取所述叠加后的图像中，所述单晶胞和超晶胞重叠部分的第一边界和第二边界，所述第一边界和所述第二边界均经过所述起始点；

横向坐标轴确定单元，用于将所述第一边界确定为所述晶向坐标系的横向坐标轴；

纵向坐标轴确定单元，用于将所述第二边界确定为所述晶向坐标系的纵向坐标轴。

可选的，所述刻度点确定模块具体包括：

第一交点获取单元，用于获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述横向坐标轴的第一交点；所有晶胞晶面包括所述单晶胞的晶面和所有超晶胞的晶面；

横向坐标轴刻度点确定单元，用于将所述第一交点确定为所述横向坐标轴的刻度点；

第二交点获取单元，用于获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述纵向坐标轴的第二交点；

纵向坐标轴刻度点确定单元，用于将所述第二交点确定为所述纵向坐标轴的刻度点，进而得到标定后的晶向坐标系。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1、可测量透射电镜高分辨原子像上任意矢量的晶向值，不局限于单个位错，可测量复杂的位错反应的矢量值。

2、操作过程简单易行，可快速测量出透射电镜高分辨原子像上的矢量值。

3、标定的高分辨原子像的晶向坐标系可重复使用，简化再次分析的流程。对于一种晶体材料，相同放大倍数下每一晶体方向上制作的高分辨原子像晶向坐标系可重复使用。只需要将已经标定好的晶向坐标系旋转一定角度，使得晶向坐标系中的原子能够和新拍摄的此晶体方向上的透射电镜高分辨原子像相重合即可。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法的流程示意图；

图2为本发明透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定系统的结构示意图；

图3为本发明方法所示制作面心立方晶体Al

方向上n＝12的透射电镜高分辨晶向坐标系；

图4为本发明实例1中面心立方晶体Al

方向上n＝12的透射电镜高分辨晶向坐标系；

图5为本发明实例1所拍摄的透射电镜高分辨原子图像；

图6为本发明实例1中透射电镜高分辨原子图像所画出的位错的柏氏矢量和矢量平移到晶向坐标轴上的图像；

图7为本发明实例1中图6圆圈部分的放大图像；

图8为本发明实例2所拍摄的透射电镜高分辨原子图像；

图9为本发明实例2中透射电镜高分辨原子图像所画出的位错的柏氏矢量和矢量平移到晶向坐标轴上的图像；

图10为本发明实例2中图9圆圈部分的放大图像；

图11为本发明实例3所拍摄的透射电镜高分辨原子图像；

图12为本发明实例3中透射电镜高分辨原子图像所画出的位错的柏氏矢量和矢量平移到晶向坐标轴上的图像；

图13为本发明实例3中图12圆圈部分的放大图像。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法的流程示意图。如图1所示，包括以下步骤：

步骤100：获取高分辨原子图像。在对材料进行微观分析时，先从待分析材料的晶体方向上采用透射电镜拍摄高分辨原子图像，不同材料的晶体方向不一致，根据晶体的结构可以确定拍摄的晶体方向。因此，获得的高分辨原子图像为从待分析材料的晶体方向采用透射电镜拍摄的高分辨原子图像。

步骤200：在高分辨原子图像中标记待分析材料的单晶胞。具体过程如下：

根据所述待分析材料的晶体参数建立晶体模型；根据待分析材料，晶体参数和晶体模型可以直接在数据库中进行查询。

根据所述晶体模型，获得所述待分析材料的晶体方向的单晶胞投影图。

根据所述单晶胞投影图，在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞。

步骤300：在高分辨原子图像中标记待分析材料的超晶胞。具体的，根据步骤200所标记的单晶胞(1×1×1)，通过对单晶胞沿着单晶胞的两个边界平移，可标记出多个超晶胞：2×2×2，3×3×3，…，n×n×n，n为整数，n值增大，超晶胞增大，能标记的高指数晶向越多。

步骤400：以同一原子作为起始点，将待分析材料的单晶胞和超晶胞叠加，得到叠加后的图像。具体的，在步骤100所获取的高分辨原子图像上，以同一个原子作为起始点，将步骤200所标的单晶胞和步骤300所标记的所有超晶胞叠加到一起，即可得到叠加后的图像。

步骤500：根据叠加后的图像，确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴。具体过程如下：

获取所述叠加后的图像中，所述单晶胞和超晶胞重叠部分的第一边界和第二边界，所述第一边界和所述第二边界均经过所述起始点；

将所述第一边界确定为所述晶向坐标系的横向坐标轴；

将所述第二边界确定为所述晶向坐标系的纵向坐标轴。

步骤600：根据叠加后的图像，确定晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系。将叠加后的图像中所有晶胞晶面与坐标轴的交点作为刻度点，标定从起始点到刻度点的晶向。标定过程为：可根据单个晶胞的投影确定单个晶胞图中的投影方向，进而标定超晶胞中的方向。具体过程如下：

将步骤400所描述的原子作为起始点，获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述横向坐标轴的第一交点；所有晶胞晶面包括所述单晶胞的晶面和所有超晶胞的晶面；将所述第一交点确定为所述横向坐标轴的刻度点；

获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述纵向坐标轴的第二交点；将所述第二交点确定为所述纵向坐标轴的刻度点，进而得到标定后的晶向坐标系。

为方便测量，可使用重复步骤400-步骤500标定沿横向坐标轴负方向和纵向坐标轴负方向的刻度点。

步骤700：将高分辨原子图像中待标定的矢量平移至标定后的晶向坐标系。通常将需要待标定的矢量的起始点平移到标定后的晶向坐标系的起始点上。

步骤800：根据待标定的矢量在标定后的晶向坐标系中横向坐标轴和纵向坐标轴的分量，获得待标定的矢量的晶向值。

图2为本发明透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定系统的结构示意图。如图2所示，具体包括：

高分辨原子图像获取模块201，用于获取高分辨原子图像，所述高分辨原子图像为从待分析材料的晶体方向采用透射电镜拍摄的高分辨原子图像；

单晶胞标记模块202，用于在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞；

超晶胞标记模块203，用于在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的超晶胞；

叠加模块204，用于以同一原子作为起始点，将所述待分析材料的单晶胞和超晶胞叠加，得到叠加后的图像；

坐标轴确定模块205，用于根据叠加后的图像，确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴；

刻度点确定模块206，用于根据所述叠加后的图像，确定所述晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系；

平移模块207，用于将所述高分辨原子图像中待标定的矢量平移至所述标定后的晶向坐标系；

晶向值获得模块208，用于根据所述待标定的矢量在所述标定后的晶向坐标系中横向坐标轴和纵向坐标轴的分量，获得所述待标定的矢量的晶向值。

其中，所述单晶胞标记模块202具体包括：

晶体模型构建单元，用于根据所述待分析材料的晶体参数建立晶体模型；

单晶胞投影图获取单元，用于根据所述晶体模型，获得所述待分析材料的晶体方向的单晶胞投影图；

单晶胞标记单元，用于根据所述单晶胞投影图，在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞。

所述超晶胞标记模块203通过对所述待分析材料的单晶胞沿着所述单晶胞的两个边界平移，得到多个超晶胞。

所述坐标轴确定模块205具体包括：

边界获取单元，用于获取所述叠加后的图像中，所述单晶胞和超晶胞重叠部分的第一边界和第二边界，所述第一边界和所述第二边界均经过所述起始点；

横向坐标轴确定单元，用于将所述第一边界确定为所述晶向坐标系的横向坐标轴；

纵向坐标轴确定单元，用于将所述第二边界确定为所述晶向坐标系的纵向坐标轴。

所述刻度点确定模块206具体包括：

第一交点获取单元，用于获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述横向坐标轴的第一交点；所有晶胞晶面包括所述单晶胞的晶面和所有超晶胞的晶面；

横向坐标轴刻度点确定单元，用于将所述第一交点确定为所述横向坐标轴的刻度点；

第二交点获取单元，用于获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述纵向坐标轴的第二交点；

纵向坐标轴刻度点确定单元，用于将所述第二交点确定为所述纵向坐标轴的刻度点，进而得到标定后的晶向坐标系。

图3为本发明方法所示制作面心立方晶体Al

方向上n＝12的透射电镜高分辨晶向坐标系。图3中，坐标原点为[0,0,0]，沿着横向坐标轴X_P正向的坐标依次为：[1,0,0]，[2,0,0]，[3,0,0]，[4,0,0]，[5,0,0]，[6,0,0]，[7,0,0]，[8,0,0]，[9,0,0]，[10,0,0]，[11,0,0]，[12,0,0]；沿着横向坐标轴X_P负向的坐标依次为：[-1,0,0]，[-2,0,0]，[-3,0,0]，[-4,0,0]，[-5,0,0]，[-6,0,0]，[-7,0,0]，[-8,0,0]，[-9,0,0]，[-10,0,0]，[-11,0,0]，[-12,0,0]；沿着纵向坐标轴Y_P正向的坐标依次为：[0,1,0]，[0,2,0]，[0,3,0]，[0,4,0]，[0,5,0]，[0,6,0]，[0,7,0]，[0,8,0]，[0,9,0]，[0,10,0]，[0,11,0]，[0,12,0]；沿着纵向坐标轴Y_P负向的坐标依次为：[0,-1,0]，[0,-2,0]，[0,-3,0]，[0,-4,0]，[0,-5,0]，[0,-6,0]，[0,-7,0]，[0,-8,0]，[0,-9,0]，[0,-10,0]，[0,-11,0]，[0,-12,0]。

下面结合具体实施例以更好的理解本发明的方案。

实施例1：

检测材料为甩带的7075铝合金薄带。截取3mm×5mm×0.05mm的薄带，用水砂纸研磨，厚度达到30μm。截取Φ3mm样品进行双喷减薄制备出薄区。

第一步，制作7075铝合金的高分辨原子图像的晶向坐标系：

(1)拍摄7075铝合金的高分辨原子图像。7075铝合金为面心立方结构，其密排面为{111}晶面，相应的晶体缺陷也在{111}晶面。为了能够观察到密排面，一般选取＜110＞方向进行高分辨观察。将透射电镜样品倾转到

方向上拍摄铝合金高分辨原子图像。

(2)在步骤(1)拍摄的高分辨原子图像上标记晶胞和超晶胞。首先利用铝的晶胞参数：空间群Fm-3m(225)，晶格常数0.405nm，在建模软件VESTA上建立晶体模型的单个晶胞。然后将建立好的单个晶胞旋转到

方向上，得到单个晶胞的投影图。根据单个晶胞的投影图在步骤(1)拍摄的高分辨原子图像标记出单个晶胞和超晶胞(n×n×n)，此次选取n＝12。将所有晶胞放到同一个原子作为起始点，如图4所示。图4中，坐标原点为[0,0,0]，沿着横向坐标轴X_P正向的坐标依次为：[1,0,0]，[2,0,0]，[3,0,0]，[4,0,0]，[5,0,0]，[6,0,0]，[7,0,0]，[8,0,0]，[9,0,0]，[10,0,0]，[11,0,0]，[12,0,0]；沿着横向坐标轴X_P负向的坐标依次为：[-1,0,0]，[-2,0,0]，[-3,0,0]，[-4,0,0]，[-5,0,0]，[-6,0,0]，[-7,0,0]，[-8,0,0]，[-9,0,0]，[-10,0,0]，[-11,0,0]，[-12,0,0]；沿着纵向坐标轴Y_P正向的坐标依次为：[0,1,1]，[0,2,2]，[0,3,3]，[0,4,4]，[0,5,5]，[0,6,6]，[0,7,7]，[0,8,8]，[0,9,9]，[0,10,10]，[0,11,11]，[0,12,12]；沿着纵向坐标轴Y_P负向的坐标依次为：[0,-1,-1]，[0,-2,-2]，[0,-3,-3]，[0,-4,-4]，[0,-5,-5]，[0,-6,-6]，[0,-7,-7]，[0,-8,-8]，[0,-9,-9]，[0,-10,-10]，[0,-11,-11]，[0,-12,-12]。

根据晶胞形状选定坐标轴：水平方向为X_P和垂直方向为Y_P方向。最后将所有晶胞面与坐标轴的交点作为刻度点，根据单个晶胞矢量，把起始点到刻度点的晶向值标定制作此方向的晶向坐标系。为方便测量，使用同样的方式制作沿X_P轴负方向和Y_P轴负方向的刻度点。如图4所示。

第二步，使用晶向坐标系测定透射电镜高分辨原子图像中矢量的晶向。图5为7075铝合金在

方向上拍摄铝合金高分辨原子图像，图中白色“T”标出一个晶体缺陷，为了测量此缺陷的柏氏矢量，首先需要测量出此缺陷的投影矢量。图6在此缺陷的周围画出了柏氏回路，其中不闭合矢量b就是此缺陷的投影矢量。将图4的高分辨晶向坐标系调整到和图5相同的标尺下，并按图5旋转图4坐标系，使得两图片中的原子点阵方向和距离都相同。然后将矢量b平移到旋转后的高分辨晶向坐标系的起始点上，如图6所示。矢量b的值可从坐标系中X_P和Y_P轴上的分量得出。图7为图6中白色圆圈区域的放大图像。可得出矢量b的晶向值为

即为

再结合面心立方汤姆森四面体中的所有位错进行对比，可得出此缺陷为

全位错。

实施例2

检测材料为高压扭转的7075铝合金。截取Φ10mm×1mm的薄片，用水砂纸研磨，厚度达到30μm。在薄片的边缘部分截取Φ3mm样品进行双喷减薄制备出薄区。

第一步，制作此材料的高分辨原子图像的晶向坐标系。同为铝合金而且也是检测材料中的微结构，因此选取＜110＞方向进行高分辨观察。可使用实施例1中的晶向坐标系图4。

第二步，使用晶向坐标系测定透射电镜高分辨原子图像中矢量的晶向。图8为高压扭转7075铝合金在

方向上拍摄铝合金高分辨原子图像。图中两个白色“T”标出一个晶体缺陷-位错锁。为了测量此缺陷的柏氏矢量，首先需要测量出此缺陷的投影矢量。图9在此缺陷的周围画出了柏氏回路，其中不闭合矢量b₂就是此缺陷的投影矢量。将图4的高分辨晶向坐标系调整到和图8相同的标尺下，并按图8旋转图4坐标系，使得两图片中的原子点阵方向和距离都相同。然后将矢量b₂平移到旋转后的高分辨晶向坐标系的起始点上，如图9所示。矢量b₂的值可从坐标系中X_P和Y_P轴上的分量得出。图10为图9中白色圆圈区域的放大图像。可得出矢量b₂的晶向值为

即为

再结合面心立方汤姆森四面体中的所有位错进行对比，可得出此缺陷为lomer位错。

实施例3

检测材料为高压扭转的7075铝合金。截取Φ10mm×1mm的薄片，用水砂纸研磨，厚度达到30μm。在薄片的边缘部分截取Φ3mm样品进行双喷减薄制备出薄区。

第一步，制作此材料的高分辨原子图像的晶向坐标系。同为铝合金而且也是检测材料中的微结构，因此选取＜110＞方向进行高分辨观察。可使用实施例1中的晶向坐标系图4。

第二步，使用晶向坐标系测定透射电镜高分辨原子图像中矢量的晶向。图11为高压扭转7075铝合金在

方向上拍摄铝合金高分辨原子图像。图中两个白色“T”标出层错两端的缺陷。为了测量这两缺陷的柏氏矢量，首先需要测量出这两缺陷的投影矢量。图12分别在这两缺陷的周围画出了柏氏回路，其中不闭合矢量b₃和b₄就是此缺陷的投影矢量。将图4的高分辨晶向坐标系调整到和图11相同的标尺下，并按图11旋转图4坐标系，使得两图片中的原子点阵方向和距离都相同。然后将矢量b₃和b₄平移到旋转后的高分辨晶向坐标系的起始点上，如图12所示。矢量b₃和b₄的值可从坐标系中X_P和Y_P轴上的分量得出。图13为图12中白色圆圈区域的放大图像。可得出矢量b₃和b₄的晶向值分别为

和

即为

和

再结合面心立方汤姆森四面体中的所有位错进行对比，可得出这两个缺陷为肖克莱不全位错

和

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法，其特征在于，包括：

获取高分辨原子图像，所述高分辨原子图像为从待分析材料的晶体方向采用透射电镜拍摄的高分辨原子图像；

在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞；

在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的超晶胞；所述超晶胞为对所述待分析材料的单晶胞沿着所述单晶胞的两个边界平移得到的；

以同一原子作为起始点，将所述待分析材料的单晶胞和超晶胞叠加，得到叠加后的图像；

根据叠加后的图像，确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴；

根据所述叠加后的图像，确定所述晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系；

将所述高分辨原子图像中待标定的矢量平移至所述标定后的晶向坐标系；

根据所述待标定的矢量在所述标定后的晶向坐标系中横向坐标轴和纵向坐标轴的分量，获得所述待标定的矢量的晶向值。

2.根据权利要求1所述的透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法，其特征在于，所述在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞，具体包括：

根据所述待分析材料的晶体参数建立晶体模型；

根据所述晶体模型，获得所述待分析材料的晶体方向的单晶胞投影图；

根据所述单晶胞投影图，在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞。

3.根据权利要求1所述的透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法，其特征在于，所述根据叠加后的图像，确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴，具体包括：

获取所述叠加后的图像中，所述单晶胞和超晶胞重叠部分的第一边界和第二边界，所述第一边界和所述第二边界均经过所述起始点；

将所述第一边界确定为所述晶向坐标系的横向坐标轴；

将所述第二边界确定为所述晶向坐标系的纵向坐标轴。

4.根据权利要求3所述的透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定方法，其特征在于，所述根据所述叠加后的图像，确定所述晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系，具体包括：

获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述横向坐标轴的第一交点；所有晶胞晶面包括所述单晶胞的晶面和所有超晶胞的晶面；

将所述第一交点确定为所述横向坐标轴的刻度点；

获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述纵向坐标轴的第二交点；

将所述第二交点确定为所述纵向坐标轴的刻度点，进而得到标定后的晶向坐标系。

5.一种透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定系统，其特征在于，包括：

高分辨原子图像获取模块，用于获取高分辨原子图像，所述高分辨原子图像为从待分析材料的晶体方向采用透射电镜拍摄的高分辨原子图像；

单晶胞标记模块，用于在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞；

超晶胞标记模块，用于在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的超晶胞；所述超晶胞为对所述待分析材料的单晶胞沿着所述单晶胞的两个边界平移得到的；

叠加模块，用于以同一原子作为起始点，将所述待分析材料的单晶胞和超晶胞叠加，得到叠加后的图像；

坐标轴确定模块，用于根据叠加后的图像，确定晶向坐标系的横向坐标轴和纵向坐标轴；

刻度点确定模块，用于根据所述叠加后的图像，确定所述晶向坐标系的刻度点，得到标定后的晶向坐标系；

平移模块，用于将所述高分辨原子图像中待标定的矢量平移至所述标定后的晶向坐标系；

晶向值获得模块，用于根据所述待标定的矢量在所述标定后的晶向坐标系中横向坐标轴和纵向坐标轴的分量，获得所述待标定的矢量的晶向值。

6.根据权利要求5所述的透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定系统，其特征在于，所述单晶胞标记模块具体包括：

晶体模型构建单元，用于根据所述待分析材料的晶体参数建立晶体模型；

单晶胞投影图获取单元，用于根据所述晶体模型，获得所述待分析材料的晶体方向的单晶胞投影图；

单晶胞标记单元，用于根据所述单晶胞投影图，在所述高分辨原子图像中标记所述待分析材料的单晶胞。

7.根据权利要求5所述的透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定系统，其特征在于，所述坐标轴确定模块具体包括：

边界获取单元，用于获取所述叠加后的图像中，所述单晶胞和超晶胞重叠部分的第一边界和第二边界，所述第一边界和所述第二边界均经过所述起始点；

横向坐标轴确定单元，用于将所述第一边界确定为所述晶向坐标系的横向坐标轴；

纵向坐标轴确定单元，用于将所述第二边界确定为所述晶向坐标系的纵向坐标轴。

8.根据权利要求7所述的透射电镜高分辨原子图像中矢量的标定系统，其特征在于，所述刻度点确定模块具体包括：

第一交点获取单元，用于获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述横向坐标轴的第一交点；所有晶胞晶面包括所述单晶胞的晶面和所有超晶胞的晶面；

横向坐标轴刻度点确定单元，用于将所述第一交点确定为所述横向坐标轴的刻度点；

第二交点获取单元，用于获取所述叠加后的图像中所有晶胞晶面与所述纵向坐标轴的第二交点；

纵向坐标轴刻度点确定单元，用于将所述第二交点确定为所述纵向坐标轴的刻度点，进而得到标定后的晶向坐标系。

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