【计算机视觉】明场(BF)和暗场(DF)的区别

【计算机视觉】明场(BF)和暗场(DF)的区别

它们的区别在于:一个是透射束成像,一个是衍射束成像;

透射电镜图像分为试样的显微像和衍射花样,这两种像分别为不同电子成像,前者是透射电子成像,后者为散射电子成像。
透射电镜中,不仅可以选择特定的像区进行电子衍射(选区电子衍射),还可以选择成像电子束。(选择衍射成像)

  • 明场像(Bright Field):选用直射电子形成的像(透射束),像清晰。
  • 暗场像(Dark Field):选用散射电子形成的像(衍射束),像有畸变、分辨率低。

成像电子的选择是通过在物镜的背焦面上插入物镜光阑来实现的。

  • 中心暗场像(Center Dark Field):入射电子束对试样倾斜照明,得到的暗场像。像不畸变、分辨率高。

暗场成像条件下,成像电子束偏离透射电镜的光轴,造成较大的像差,成像质量差,为获得高质量暗场像,采取中心暗场成像。即入射电子束反向倾斜一个相应的散射角度,使散射电子沿光轴传播。

所谓明场,暗场成像只是对低倍观察时说的。
一般来说,观察形貌我们都比较喜欢用明场像,因为成像衬度好(尤其是加了合适的光阑),形变小。其主要表现为厚度衬度,对厚度敏感。而观察缺陷如位错,孪晶的时候喜欢用暗场像,因为暗场像是来自于选定的某个衍射束,对应于晶体特定的晶面。在缺陷地方,电子衍射的方向和完整的地方不一样,从而使得缺陷地方能够在暗场像上清楚的显示出来。而明场像因为是多个衍射束的成像,对缺陷不敏感,虽然有时候也能反应出缺陷,但是及其模糊。其主要表现为衍射衬度。也就是对衍射面敏感。

比如说一个孪晶材料,对于明场,孪晶界面很淡,但是选择合适的衍射点做暗场像可以很清楚的看见孪晶界面。而且选择其中一个晶体特有的衍射点,做暗场可以发现只有这一个晶体出现在图像上,而另外一个晶体看不见。

对于暗场一个重要的用途是观察层错,比如说立方晶系里面的111方向的层错用明场像无法看出来。因为有缺陷和无缺陷的地方厚度一样。但是暗场像在特定的方向观察时,可以观察到三角形或者蝴蝶状甚至金字塔装的衬度明暗条纹。这个时候用到的一个TEM技术叫做双束。

其实 不论明场还是暗场,它们都是服务于被测物,取决于客户对于被测物检测的要求,它们各有优势,重要的是我们如何利用它们各自的优势服务于整体的检测系统。(适合的才是最好的)

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(1)为啥暗场的反射或衍射成像比明场成像分辨率高?

暗场显微镜本身在物理上没有提高分辨率,它提高的,是原本被明场照明光掩盖的边缘的对比度。暗场显微镜的实现原理非常简单,就是在聚光镜前面加一个遮光片,在奥林巴斯的官网上甚至赫然写着用一个硬币就能实现。然而其实现的效果却让人印象深刻: 它大大增强了物体边缘部分的对比度,有点像数字图像处理里的边缘识别。因此能对很多普通明场显微镜看不到的纤维状样品进行成像,比如细菌的鞭毛,不需要染色就能看清,非常实用。

暗场成像时,相当于做了一个高通滤波的动作,因此将低频信息过滤掉了,只剩下高频信息,因此边缘细节的衬度就更好;明场成像就保留了低频信息,相比之下细节的高频的成分就不那么清楚了。具体可以看看Abel成像原理。一个凸透镜的会聚作用可以使得原本在无限远处的远场像拉近到焦点,而这个远场像(夫琅和费衍射像)实际上就相当于一次傅立叶变换。那么,在焦点处放一枚硬币,自然就可以通高频阻低频了。

丁达尔效应;:平时的光线下人眼的分辨率是看不到蜘蛛丝的,但是暗背景逆光下就看到很清楚,还有,空气中的尘埃只有几十微米或更小,暗背景下用手电筒就很容易分辨出来。

(在光的传播过程中,光线照射到粒子时,如果粒子大于入射光波长很多倍,则发生光的反射;如果粒子小于入射光波长,则发生光的散射,这时观察到的是光波环绕微粒而向其四周放射的光,称为散射光乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象。)

(2)TEM明场像和暗场像分析技术介绍

Original: https://www.cnblogs.com/carsonzhu/p/16377734.html
Author: 小金乌会发光-Z&M
Title: 【计算机视觉】明场(BF)和暗场(DF)的区别

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