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ABSTRACT: Crystals of icosahedral C60/C70 clusters have been studied using electron diffraction and high-resolution electron microscopy. The as-grown crystals are found to be hexagonally close packed but with a lot of stacking defects. Under electron irradiation they transform into a face-centred cubic structure. Evidence is provided for a close mixture of C60 and C70.
EPL (Europhysics Letters) 07/2007; 15(3):295. · 2.17 Impact Factor
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ABSTRACT: The growth of micron-size carbon fibres from thermal decomposition of hydrocarbons catalyzed by a metal has been widely studied. Coil-shaped fibres often grow among straight or twisted filaments. Their internal structure has not been studied in detail as yet. In the present work, the thermal cracking of acetylene on Co nanoparticles dispersed on porous silica has produced relatively well graphitized hollow nanotubules, including straight filaments and regular helices. The small diameter of the coiled tubules and the absence of an amorphous coating allowed a determination of their texture by transmission electron microscopy (TEM). The coiled tubules consist of regularly polygonized, coaxial graphene tubes whose angular bends are aligned. The bends are probably caused by the occurrence along the helix of pairs of pentagon-heptagon carbon rings in the hexagonal network. Such a structure was recently predicted to be a thermodynamically stable topology for helical, single-sheet carbon tubes. A molecular model, consistent with theoretical predictions on how to connect cylindrical tubule segments, is provided.
EPL (Europhysics Letters) 07/2007; 27(2):141. · 2.17 Impact Factor
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ABSTRACT: Cubic as well as hexagonal single crystals of C70 have been grown and investigated by electron diffraction, electron microscopy and x-ray diffraction. Several phase transitions have been detected and crystallographic models are proposed. Hexagonal crystals, stable at room temperature with c/a = 1.63 will undergo two transitions, upon cooling. First the c/a ratio will increase to 1.82 owing to c-axis alignment of the molecules; at a lower temperature the molecules will orientationally order, resulting in a monoclinic structure.
EPL (Europhysics Letters) 07/2007; 21(3):329. · 2.17 Impact Factor
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ABSTRACT: It is shown that the Laves phases TiCr2 and TiCo2 exhibit polytypism. Apart from the structure reported in the literature (MgZn2) the alloy TiCr2 also crystallizes in the 4H form. The alloy TiCo2 exhibits the 6H form and also a 12-layer sequence, next to the structures described in the literature (cubic and 4H). The transformation from one phase into another one presumably proceeds by a shear mechanism. The cubic phase of TiCo2 contains a multitude of extrinsic stacking faults. The nature of the faults was determined using the {311} type reflections. In an appendix the method for determining the type of fault in f.c.c. crystals described in reference [4] is extended to {311} reflections.Es wird gezeigt, daß die Laves-Phasen TiCr2 und TiCo2 Polytypismus zeigen. Neben der in der Literatur berichteten Struktur (MgZn2) kristallisiert die Legierung TiCr2 auch in der 4H-Form. Die Legierung TiCo2 zeigt die 6H-Form und auch eine 12-Schichtenfolge neben der in der Literatur beschriebenen Struktur (kubisch und 4H). Der Übergang von einer Phase in die andere vollzieht sich wahrscheinlich durch einen Schermechanismus. Die kubische Phase von TiCo2 enthält eine Vielzahl von Fremd-Stapelfehlern. Die Natur der Fehler wurde mit den {311}-Reflexionen bestimmt. In einem Anhang wird die Methode zur Bestimmung des Fehlertyps, die in [4] beschrieben wird, auf {311}-Reflexionen ausgedehnt.
physica status solidi (a) 04/2006; 9(1):237 - 246. · 1.21 Impact Factor
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ABSTRACT: Observations of the fine structure of electron diffraction spots due to the presence of coherent domain boundaries in ordered Ni4Mo are compared with theoretical results derived in part III of this paper. It is shown that the predicted fine structure consisting of satellites lying in a direction perpendicular to the image fringes can be observed. How-ever, in general, only one or two out of the four predicted satellites are registered, the intensity of the other ones being too small. Analysis is made of the fine structure and excellent agreement between theory and experiment is found. Identification of the satellites, based among others on intensity considerations is possible and illustrated on an example. Moreover, the orientation parameters such as s, Δs, and the extinction distance can be estimated from the geometry and a method is outlined allowing to calculate the absorption length from the measured intensities of the satellites.Es werden Beobachtungen der Feinstruktur von Elektronenbeugungsdiagrammen. die durch das Vorhandensein von kohärenten Domänengrenzen in geordnetem Ni4Mo hervor-gerufen werden, mit den im Teil III dieser Arbeit theoretisch abgeleiteten Ergebnissen verglichen. Es wird gezeigt, daß die vorhergesagte, aus Satelliten in einer zu den Streifen-bildern senkrechten Richtung bestehende Feinstruktur beobachtet werden kann. Im allgemeinen werden jedoch nur ein oder zwei der vier vorhergesagten Satelliten registriert; die Intensität der anderen ist zu klein. Es wurde eine Analyse der Feinstruktur durch-geführt und ausgezeichnete Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment gefunden. Die Identifizierung der Satelliten, unter anderem an Hand von Intensitätsbetrachtungen, ist möglich und wird an einem Beispiel illustriert. Darüber hinaus können Richtungs-parameter wie s, Δs, und der Extinktionsabstand aus der Geometrie berechnet werden, und es wird eine Methode zur Berechnung der Absorptionstiefe aus den gemessenen Intensitäten der Satelliten umrissen.
physica status solidi (b) 04/2006; 38(2):747 - 756. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: The fine structure of a weak kinematical diffraction beam, due to the presence of a wedge shaped crystal part in the selected area, is derived by applying a Fourier transformation to the expression of the wave function deduced within the two-beam kinematical theory. Also the correspondence between the fine structure of a weak beam and the dark field image, produced by this beam, is analysed. Two general types of wedges are considered: wedges formed by grain or twin boundaries and general genuine wedges bound by vacuum. The theoretical results for the fine structure caused by the two types of wedges are compared with experiments on twin boundaries in stainless steel and on MgO crystals. The observations are in very good agreement with the theory.Die Feinstruktur eines schwachen kinematischen Beugungsstrahles, die durch die Anwesenheit eines keilförmigen Kristallbereiches in ausgesuchten Flächen verursacht wird, wird durch Anwendung einer Fouriertransformation auf den Ausdruck für die Wellenfunktion, der im Rahmen der kinematischen Zweistrahl-Theorie erhalten wurde, abgeleitet. Die Verbindung zwischen der Feinstruktur des schwachen Strahles und dem Dunkelfelddiagramm, das durch diesen Strahl erzeugt wird, wird ebenfalls analysiert. Zwei allgemeine Keiltypen werden berücksichtigt: Keile, die durch Korn- oder Zwillingsgrenzen geformt werden und allgemeine, echte Keile, die am Vakuum angrenzen. Die theoretischen Ergebnisse für die Feinstrukturen, die durch die beiden Keiltypen verursacht werden, werden mit Experimenten an Zwillingsgrenzen in nichtrostendem Stahl und MgO-Kristallen verglichen. Die Beobachtungen befinden sich in sehr guter Übereinstimmung mit der Theorie.
physica status solidi (b) 03/2006; 42(2):645 - 659. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: The ordering process in Ni4Mo gives rise to three different classes of interfaces within a single crystal of the basic structure. The geometry of these interfaces and the diffraction effects to be expected from them are discussed. Evidence for the different classes of interfaces is given. The interfaces resulting from slip are discussed and compared with the observations. Quenched specimens exhibit short range order. A model for short range order in this alloy is presented. Preliminary experiments indicate that quenched Ni3Mo also shows short range order of a similar type as Ni4Mo.Der Ordnungsprozeß in Ni4Mo gibt Anlaß zu drei verschiedenen Klassen von Grenzflächen innerhalb eines Einkristalls mit der Grundstruktur. Die Geometrie dieser Grenzflächen und die daraus zu erwartenden Beugungseffekte werden diskutiert. Hinweise für die verschiedenen Klassen der Grenzflächen werden angegeben. Die Grenzflächen, die aus der Gleitung herrühren, werden diskutiert und mit den Beobachtungen verglichen. Abgeschreckte Proben zeigen Nahordnung. Ein Modell für die Nahordnung in diesen Legierungen wird vorgelegt. Vorläufige Experimente zeigen, daß abgeschrecktes Ni3Mo ebenfalls eine Nahordnung von ähnlicher Art wie Ni4Mo aufweist.
physica status solidi (b) 03/2006; 28(1):305 - 328. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: The structure of niobiumditelluride is analysed in terms of its deviations from the cadmiumiodide structure. From this structure model several types of defects are predicted: three types of domain boundaries, two types of antiphase boundaries, and dislocations having a particular fine structure. Direct evidence for the existence of these defects is provided by a series of observations with the electron microscope. The domain configurations as well as the dislocation fine structure are analysed in detail and an excellent agreement is found between the theoretical predictions and the experimental results. Also the interaction between the dislocation multiribbons and the domain boundaries is studied. The behaviour of the dislocations fully supports the structural model.Die Struktur von Niobiumditellurid wird hinsichtlich ihrer Abweichungen von der Kadmiumjodidstruktur analysiert. Aus diesem Strukturmodell heraus werden mehrere Typen von Defekten vorausgesagt: drei Typen von Domänengrenzen, zwei Typen Antiphasengrenzen und Versetzungen mit spezieller Feinstruktur. Die Existenz dieser Defekte wird in einer Reihe elektronenmikroskopischer Beobachtungen direkt bewiesen. Domänenkonfigurationen und Versetzungsfeinstruktur werden detailliert analysiert, man findet eine ausgezeichnete Übereinstimmung zwischen theoretischen Voraussagen und experimentellen Ergebnissen. Die Wechselwirkung zwischen mehrfachen Versetzungsbändern und Domänengrenzen werden ebenfalls untersucht. Das Verhalten der Versetzungen spricht völlig für das Strukturmodell.
physica status solidi (b) 03/2006; 41(1):271 - 289. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: A calculation is made of the fine structure of weak kinematic electron diffraction spots arising from small areas containing stacking faults. It is assumed that the illumination conditions are such that there are only two strong beams, i.e. the transmitted beam and a scattered beam. The calculation allows for the fact that the electrons propagating in the weak beam directions originate from these two beams at all depths below the entry surface. The anomalous absorption is considered in the usual phenomenological manner. The analysis leads to four satellites for every weak beam occurring for the two-beam situation. The intensities of the satellites can, however, vary considerably due to the anomalous absorption. It is then apparent why only a single satellite is usually observed which is in agreement with the simple one-beam kinematic treatment, which is strictly speaking incorrect. Observations on stainless steel foils are discussed and it is shown that in fact, under good two-beam situations, there are more complicated satellite configurations as predicted by the refined kinematic treatment.Es wird die Feinstruktur von schwachen kinematischen Elektronenbeugungspunkten, die von kleinen Flächen mit Stapelfehlern herrühren, berechnet. Es wird angenommen, daß durch die Bestrahlungsbedingungen nur zwei starke Strahlen existieren: der durchgelassene und ein gestreuter Strahl (Zwei-Strahl-Situation). Dabei wird berücksichtigt. daß die Elektronen, die sich in Richtung der schwachen Strahlen ausbreiten, bei jeder Tiefe unter der Eintrittsoberfläche von diesen beiden Strahlen herstammen. Darüber hinaus wird die anomale Absorption in der üblichen phänomenologischen Weise berücksichtigt. Die Analyse fährt zu vier Satelliten fär jeden schwachen Strahl, der unter der Zwei-Strahl-Situation auftritt. Ihre Intensitäten können jedoch durch die anomale Absorption sehr unterschiedlich sein. Es kann so verstanden werden, warum meist nur ein einzelner Satellit beobachtet wird, in Übereinstimmung mit der einfachen kinematischen Ein-Strahlanalyse, die streng genommen nicht korrekt ist. Beobachtungen an rostfreien Stahlfolien werden diskutiert. Es wird gezeigt, daß man tatsächlich unter guten Zwei-Strahl-Situationen kompliziertere Satellitenkonfigurationen beobachten kann als von dem verfeinerten kinematischen Verfahren vorausgesagt werden.
physica status solidi (b) 03/2006; 23(2):549 - 562. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: The fine structure of electron diffraction spots caused by the presence of wedge shaped crystal parts in a selected area, is derived theoretically and compared with observations. The same method has been applied in parts I and III i.e. a Fourier transformation of the transmitted and scattered intensities. Two general types of wedges are considered; wedges formed by grain-boundary and twin boundary arrangements where only one crystal part is in a reflecting position and general wedges as e.g. the genuine wedges of geometrically shaped crystals. Normal and anomalous absorption are taken into account, as well as refraction effects in the case of a genuine wedge. MgO crystals and twin boundaries in stainless steel were used to compare the theoretical results with experiment. The observations are in very good agreement with the predicted fine structure.Die Feinstruktur von Elektronenbeugungspunkten, die durch keilförmige Kristallbereiche in der ausgewählten Fläche verursacht wird, wird theoretisch abgeleitet und mit den Beobachtungen verglichen. Die gleiche Methode, d. h. eine Fouriertransformation der durchgelassenen und gestreuten Intensitäten, wurde im Teil I und Teil III angewendet. Zwei allgemeine Keiltypen werden betrachtet; Keile, die durch Korngrenzen- und Zwillingsgrenzenanordnungen gebildet werden, wobei sich nur ein Kristallteil in einer reflektierenden Position befindet, sowie allgemeine Keile, z. B. echte Keile geometrisch geformter Kristalle. Sowohl normale und anomale Absorption als auch Brechung werden im Fall eines echten Keils berücksichtigt. Für den Vergleich der theoretischen Ergebnisse mit dem Experiment werden MgO Kristalle und Zwillingsgrenzen in rostfreiem Stahl benutzt. Die Beobachtungen befinden sich in sehr guter Übereinstimmung mit der vorausgesagten Feinstruktur.
physica status solidi (b) 03/2006; 30(2):797 - 815. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: A study is made of the fringe patterns observed in transmission electron microscopy at anti-phase boundaries or stacking faults with α = π. Use is made of the dynamic theory including anomalous absorption. The results are compared with observations of anti-phase boundaries in titanium dioxide.The specific properties of the fringe patterns at π-boundaries are discussed analytically and compared with those at 2 π/3-boundaries. From these considerations, criteria can be established which distinguish π-boundaries by their contrast features. Some computed profiles illustrate the agreement of this theory with observations on rutile. A discussion is included of the fringe characteristics at the intersection of bend faults. Finally, the contrast effects at parallel and intersecting overlapping faults are analysed.Es werden Streifenbilder diskutiert, die mit Hilfe der Transmissions-Elektronenmikroskopie an Antiphasengrenzen oder Stapelfehler mit α = π beobachtet wurden. Dabei wurde die dynamische Theorie unter Berücksichtigung der anomalen Absorption verwendet. Die Ergebnisse werden mit den Beobachtungen an Antiphasengrenzen in Titandioxyd verglichen.Die spezifischen Eigenschaften der Streifenbilder an π-Grenzen werden analytisch diskutiert und mit denen an 2 π/3-Grenzen verglichen. Aus diesen Betrachtungen können Kriterien aufgestellt werden, die es ermöglichen, π-Grenzen durch ihre Kontrasteigenschaften zu erkennen. Einige berechnete Profile illustrieren die Übereinstimmung mit den Beobachtungen an Rutil. Ferner werden die Streifencharakteristiken beim Schnitt gekrümmter Störungen diskutiert. Schließlich werden die Kontrasteffekte an parallelen und sich schneidenden, einander überlappenden Störungen analysiert.
physica status solidi (b) 03/2006; 7(2):519 - 546. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: A more precise interpretation of the defect structure of wurtzite crystals as observed in the electron microscope is presented. It was found previously that the crystals contain faults in the basal planes (b-faults) and in prism planes (p-faults). Direct evidence is presented indicating that the transition wurtzite sphalerite is a martensitic transformation due to the movement of partial dislocations. The transformation leads to a faulted structure.Evidence is further presented for the occurrence of a domain structure. Possible models for this domain structure are proposed. According to the first, the domain boundaries result from the contact between two crystal regions for which the polar c-axes have opposite sense. The origin of the contrast at such boundaries is discussed, and it is concluded that this type of boundary has presumably not yet been observed in wurtzite. According to the second model the boundaries result from the contact between two crystal regions which are displaced with respect to each other over a displacement vector which is identical to the Burgers vectors of a partial in the basal plane, or to the sum of such a vector with a vector (000 c/2)Evidence is presented to show that the domain structure results from the introduction during growth of single stacking faults. A generation mechanism for basal and prismatic faults is discussed.The contrast effects at single and double faults in the hexagonal closed packed structure are discussed in detail and a method is proposed to distinguish these two types of faults.Es wird eine exaktere Interpretation von Defektstrukturen angegeben, wie sie im Elektronenmikroskop in Wurtzitkristallen beobachtet werden. Bereits früher wurde gefunden, daß die Kristalle Fehler in den Basisflächen (b-Fehler) und in Prismenflächen (p-Fehler) enthalten. Es wird gezeigt, daß der Übergang Wurtzit-Sphalarit eine Martensit-Transformation ist, die durch den Durchgang von Teilversetzungen ausgeführt wird. Diese Transformation führt zu einer fehlerhaften Struktur.Ferner wird das Auftreten einer Domänenstruktur gezeigt. Mögliche Modelle für diese Domänenstruktur werden vorgeschlagen. Nach dem ersten Modell entstehen die Domänengrenzen durch den Kontakt zwischen zwei Kristallteilen, für die die polare c-Achse entgegengesetzten Richtungssinn hat. Die Ursache des Kontrastes an diesen Grenzflächen wird diskutiert, und es wird angenommen, daß dieser Grenzflächentyp wahrscheinlich noch nicht im Wurtzit beobachtet worden ist. Nach dem zweiten Modell entstehen die Grenzflächen durch den Kontakt zwischen zwei Kristallteilen, die gegeneinander um einen Verschiebungsvektor verschoben sind, der identisch ist mit dem Burgers-Vektor einer Teilversetzung in der Basisfläche oder mit einer Summe von einem solchen Vektor mit dem Vektor (000 c/2).Es wird bewiesen, daß die Domänenstruktur von der Einführung eines einzelnen Stapelfehlers während des Wachstums herrührt. Der Erzeugungsmechanismus für Basis- und Prismenfehler wird untersucht.Die Kontrasteffekte an einfachen und Doppelfehlern in der hexagonal dichtest gepackten Struktur werden genau diskutiert, und es wird eine Methode vorgeschlagen, um die beiden Fehlerarten zu unterscheiden.
physica status solidi (b) 03/2006; 7(3):747 - 764. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: The ordering phenomenon in niobium is studied by electron microscopy and by electron diffraction. The phenomenon is found in parts of niobium foils subjected to an annealing treatment in vacuum. Domains are formed which, on the basis of the present model, are due to the ordering of interstitial oxygen atoms. The insertion of the interstitials on a superlattice in the nobium matrix causes a deformation of the latter in a 〈110〉 direction. The domain structure results from the fact that several orientations are possible for the superlattice. Further evidence for this ordering is deduced from the presence of superlattice dislocations and of supplementary spots in the diffraction patterns. The superlattice is deduced from the diffraction data and a composition Nb2O is attributed to this metallic oxide phase. The domains are revealed by fringe contrast at the boundaries and by the change in background intensity. Both contrast effects are associated with the slight deformation due to the ordering. A discussion is included of a second type of fringe pattern which is often observed in annealed niobium. Patterns of this type have previously been attributed to the presence of stacking faults; it is shown here that they are due to plate-shaped precipitates of some oxide phase in the niobium matrix.In Niobium wird ein Ordnungsphnomen mit Hilfe von Elektronenmikroskopie und Elektronenbeugung untersucht. Die Erscheinung wird örtlich an vakuumgetemperten Niobiumfolien gefunden. Es werden Domnen gebildet, die in Übereinstimmung mit unserem Modell durch einen Ordnungsprozeß von Sauerstoffatomen auf Zwischengitterpltzen hervorgerufen werden. Der Einbau der Zwischengitteratome in ein Übergitter des Niobiumuntergrunds verursacht eine Deformation des letzteren in 〈110〉-Richtung. Die Domnenstruktur ergibt sich daraus, daß für das Übergitter verschiedene Orientierungen möglich sind. Für das Ordnungsphnomen wird ein weiterer Beweis durch Versetzungen des Übergitters und durch zustzliche Flecke im Beugungsmuster erbracht. Aus den Beugungsdaten wird das Übergitter hergeleitet und dieser Metalloxydphase die Verbindung Nb2O zugeschrieben. Die Domnen werden werden durch Streifenkontrast an den Grenzen und durch Änderungen in der Untergrundintensitt festgestellt. Beide Kontrasteffekte werden geringfügig durch das Ordnungsphnomen deformiert. Die Diskussion schließt einen zweiten Typ von Streifenmustern ein, der oft an getempertem Niobium beobachtet wird. Diese Muster wurden bisher Stapelfehlern zugeschrieben; es wird gezeigt, daß sie durch plttchenförmige Einschlüsse einiger oxydischer Phasen im Niobiumuntergrund hervorgerufen werden.
physica status solidi (b) 03/2006; 13(2):467 - 486. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: In part I of this paper the dynamic two-beam theory of domain fringes was developed. In the present paper the properties of the fringe patterns, derived in part I, are observed and illustrated by means of examples. In particular, fringes resulting from ferroelectric domain-walls in barium titanate, and anti-ferromagnetic domain-walls in nickel oxide, are discussed in detail. It is shown how from the nature of the first and last fringes, and a knowledge of the diffraction vector, the geometry of the domains on both sides of the domain wall can be deduced. In the case of barium titanate this procedure gives the direction of the tetragonal axes in both domains. In nickel oxide the directions of the contractions due to ferromagnetic ordering can be deduced. In niobium, domains can be produced by the insertion of gaseous interstitial impurities, which leads to a small deformation of the niobium matrix. The walls between such domains show the same type of fringes. Also the fringe patterns observed by Fourie et al. at twins in tin are discussed. Finally some numerical calculations based on the exact analytical expressions are compared with the observations and also with the approximate analytical treatment given in part I.Im Teil I dieser Arbeit ist die dynamische Zweistrahltheorie von Domänenstreifen entwickelt worden. In diesem Teil der Arbeit werden die Eigenschaften der in Teil I berechneten Streifenbilder untersucht und durch Beispiele veranschaulicht. Insbesondere werden die Streifen diskutiert, die von ferroelektrischen Domänenwänden im Bariumtitanat und von antiferromagnetischen Domänenwänden im Nickeloxyd herrühren. Es wird gezeigt, wie aus dem ersten und dem letzten Streifen und aus der Kenntnis des Beugungsvektors die Geometrie der Domänen auf beiden Seiten der Domänenwand hergeleitet werden kann. Beim Bariumtitanat gestattet dieses Verfahren, die Richtung der tetragonalen Achse in beiden Domänen zu bestimmen. Im Nickeloxyd können die durch das ferromagnetische Ordnen entstandenen Kontraktionsrichtungen ermittelt werden. Im Niobium entstehen Domänen infolge des Einbaus von Gasatomen auf Zwischengitterplatz. Das führt zu einer kleinen Deformation der Niobium-Matrix. Die Wände zwischen solchen Domänen zeigen denselben Streifentyp. Es werden auch die von Fourie und Mitarbeitern an Zwillingsgrenzen im Zinn gefundenen Streifen diskutiert. Einige numerische Berechnungen, die auf exakten analytischen Ausdrücken beruhen, werden mit den Beobachtungen und mit der analytischen Näherung von Teil I verglichen.
physica status solidi (b) 03/2006; 5(3):595 - 633. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: Dislocation configurations in thin foils cannot be accurately interpreted unless the effects of anisotropy and surfaces on the stresses and energies of edge and screw dislocations are known. Expressions for these effects are derived here for a semi-infinite hexagonal crystal with dislocations in the basal plane.It is then shown that in plate-like crystals, as used in electron-microscopic investigations, the finite thickness of the specimen leads to observable effects on the dislocation patterns. In particular, the width of a ribbon decreases as it approaches the surface, due to the reduced repulsion between the partials, so that care is needed in deducing stacking fault energies from ribbon widths. Also the energy of a dislocation is a function of its distance from a surface, so that if it is crossed by a surface step it suffers a “refraction” which, in simple cases, follows Snell's law. It is further shown that dislocations will tend to be aligned with surface steps, and the interaction energy between a step and a parallel dislocation line can thus be derived from experimental data.Finally, a method is suggested for obtaining information on the elastic constants from electron microscopic data.Für eine richtige Interpretation von Versetzungs-Konfigurationen in dünnen Schichten sind Ausdrücke für die Spannungen und Energien von Stufen- und Schraubenversetzungen erforderlich, die die Anisotropie und das Vorhandensein von Oberflächen berücksichtigen. In der vorliegenden Arbeit werden solche Beziehungen für einen einseitig unendlichen hexagonalen Kristall mit Versetzungen in der Basisebene abgeleitet.Es wird gezeigt, daß bei plattenförmigen Kristallen, wie sie für elektronenmikroskopische Untersuchungen verwendet werden, die endliche Dicke zu beobachtbaren Effekten in der Versetzungs-Anordnung führt. Insbesondere nimmt die Breite von Stapelfehler-Bändern in der Nähe der Oberfläche ab infolge der verminderten Abstoßung zwischen den Teilversetzungen. Demzufolge ist bei der Bestimmung von Stapelfehlerenergien aus der Breite der Bänder Vorsicht geboten. Da die Selbstenergie einer Versetzung eine Funktion ihres Abstandes von der Oberfläche ist, tritt eine „Brechung” auf, wenn die Versetzung eine Oberflächenstufe kreuzt. Im einfachsten Fall ist das Snellius'sche Gesetz gültig. Es wird gezeigt, daß Versetzungen das Bestreben haben, sich parallel zu Oberflächenstufen auszurichten. Die Wechselwirkungsenergie zwischen einer Stufe und einer parallelen Versetzung kann experimentell bestimmt werden.Es wird eine Methode vorgeschlagen, mit deren Hilfe aus elektronenmikroskopischen Beobachtungen Aussagen über die elastischen Konstanten gewonnen werden können.
physica status solidi (b) 03/2006; 2(6):636 - 660. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: R. DE RidderA kinematical scattered beam emerging from a foil containing a coherent domain boundary shows a fine structure which is analysed on the basis of the two-beam kinematical theory [7]. First, the wave function of a kinematical beam at the exit surface is deduced and a physical interpretation is given. The fine structure of the beam is derived by applying the Fourier-transformation method outlined in previous papers [1 to 4]. The geometry of the fine structure is analysed and the intensity behaviour of the satellites discussed taking anomalous absorption into account. Finally, the relation between the constituent beams and the fringe pattern is emphasized and the origin of the several satellites is demonstrated by a dispersion surface construction.Ein kinematischer, gestreuter Strahl, der aus einer Schicht austritt, die eine kohärente Domänengrenze enthält, zeigt eine Feinstruktur, die auf der Grundlage einer kinematischen Zweistrahltheorie [7] analysiert wird. Zuerst wird die Wellenfunktion eines kinematischen Strahls an der Austrittsfläche abgeleitet und eine physikalische Interpretation angegeben. Die Feinstruktur des Strahles wird durch Anwendung der in früheren Arbeiten [1 bis 4] beschriebenen Fouriertransformationsmethode abgeleitet. Die Geometrie der Feinstruktur wird abgeleitet und das Intensitätsverhalten der Satelliten diskutiert, wobei anomale Absorption berücksichtigt wird. Dann wird die Relation zwischen den Strahlkomponenten und den Streifenbildern aufgezeigt und die Ursache verschiedener Satelliten durch eine Konstruktion der Oberflächendispersion demonstriert.
physica status solidi (b) 03/2006; 40(1):271 - 286. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: The properties of the fringe patterns associated with coherent domain boundaries are discussed in detail on the basis of a model in which the crystal consists of two regions which have slightly different diffraction conditions, characterized by two different s-values. The fringe pattern is essentially the superposition of three independent fringe patterns. Two of these fringe patterns can be interpreted as the wedge fringes for the individual regions, the plane of separation being the boundary plane. The third fringe pattern, which is not present in a crystal of uniform thickness, consists of the thickness contours. The superposition of all three fringe systems produces a kind of Moiré “pattern” of which the characteristics have been discussed. In a second paper these features will be compared with observations on nickel oxide and barium titanate.Die Eigenschaften von Beugungsbildern, die mit kohärenten Domänengrenzflächen zusammenhängen, werden eingehend auf Grundlage eines Modells diskutiert, in dem der Kristall aus zwei Teilen besteht, die sich in etwas unterschiedlichen, durch zwei verschiedene s-Werte charakterisierten Streubedingungen befinden. Das Beugungsbild ist im wesentlichen die Überlagerung von drei unabhängigen Beugungsbildern. Zwei dieser Beugungsbilder können als Keilbeugung für jeden Kristallteil erklärt werden, wobei die Trennfläche die Grenzfläche ist. Das dritte Beugungsbild, das nicht in einem Kristall mit einheitlicher Dicke vorhanden ist, besteht aus den Dickenkonturen. Die Überlagerung aller drei Beugungs-systeme erzeugt eine Art Moiré-Bild, dessen Charakteristiken bereits diskutiert wurden. In einer zweiten Veröffentlichung werden alle diskutierten Merkmale mit den Beobachtungen an Nickeloxyd und Bariumtitanat verglichen werden.
physica status solidi (b) 03/2006; 4(2):383 - 410. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: Fringe profiles occurring at planar interfaces are discussed on the basis of a new simple theory. The theory can be used to derive the contrast at stacking faults or antiphase boundaries (α-boundaries), coherent domain walls (δ-boundaries), and at coherent interfaces of a mixed nature ((α — δ)-boundaries). Explicit expressions for the transmitted intensity IT and the scattered intensity IS are derived from the dynamic two-beam theory for electron diffraction, taking anomalous absorption into account. The effect of the various physical parameters involved is analysed on the basis of these expressions. Very fine image details can be explained or predicted, which lead to identification of the physical origin of the observed contrast features, and enable the sign of α to be determined. The analysis is supported by computed profiles, and a particular case is discussed for which the present method is applicable.Es wurde ein Formalismus entwickelt, der eine genaue Diskussion und Erklärung der Streifenprofile erlaubt, die an ebenen Zwischenflächen vorkommen. Die Theorie kann benutzt werden, um den Kontrast an Stapelfehlern oder Antiphasengrenzen (genannt α-Grenzen), kohärenten Domänengrenzen (δ-Grenzen) und an kohärenten Zwischenflächen gemischter Natur ((α — δ)-Grenzen) abzuleiten. Die expliziten Ausdrücke für die durchgelassene Intensität IT und für die gestreute Intensität IS wurden aus der dynamischen Zweistrahltheorie für die Elektronenbeugung unter Berücksichtigung der anomalen Absorption abgeleitet. Diese Ausdrücke wurden in eine Form gebracht, die es erlaubte, den Einfluß der verschiedenen enthaltenen physikalischen Parameter analytisch zu diskutieren. Es wird gezeigt, daß feine Details des Bildes erklärt oder vorausgesagt werden können, was umgekehrt benutzt werden kann, um den physikalischen Ursprung der beobachteten Kontrasteigenschaften zu finden und zum Beispiel das Vorzeichen von α zu bestimmen. Die berechneten Profile unterstützen die analytische Diskussion. Ein Spezialfall wird diskutiert, auf den die hier entwickelte Methode anwendbar ist.
physica status solidi (b) 03/2006; 11(2):689 - 709. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: The diffraction contrast at micro-twins, observed by transmission electron microscopy, is discussed on the basis of the dynamic theory and including anomalous absorption. The diffraction conditions and geometrical properties are analyzed, and their effect on the image deduced. The contrast at overlapping twins is discussed in the case where matrix crystal parts are in reflection position. It is shown that a fringe pattern having similar properties to staking fault patterns may be observed. The analysis does, however, establish criteria which distinguish this image from one due to a stacking fault The properties are illustrated by observations on (101) microtwins in rutile, and analytical conclusions are compared with computed profiles for thick foils and those of intermediate thickness. The conditions existing at twinning dislocations and at the intersection of anti-phase boundaries with twin boundaries in rutile are discussed.Es werden Beugungskontraste an Mikrozwillingen, die mit Hilfe der Transmission-Elektronenmikroskopie beobachtet werden auf der Grundlage der dynamischen Theorie unter Einschluß der anomalen Absorption untersucht. Die Beugungsbedingungen und die geometrischen Eigenschaften werden analysiert und ihr Einfluß auf das Kontrastbild hergeleitet. Der Kontrast von einander überlappenden Zwillingen mit den Matrixkristallteilen in Reflexionslage wird diskutiert. Es wird gezeigt, daß ein Streifenbild beobachtet werden kann, das ähnliche eigenschaften besitzt wie das Bild, das von Stapelfehlern herrührt. Es können jedoch Kriterien aufgestellt werden, durch die dieses Bild von dem eines Stapelfehlers unterschieden werden kann. Die Eigenschaften werden durch Beobachtungen an (101)-Mikrozwillingen im Rutil veranschaulicht. Analytische Schlußfolgerungen werden mit den für starke und mittelstarke Folien berechneten Profilen verglichen. Die Bedingungen, die an Zwillingsversetzungen und an den Schnittlinien von Anti-Phasengrenzen mit Zwillingsgrenzen im Rutil existieren, werden diskutiert.
physica status solidi (b) 03/2006; 9(1):135 - 155. · 1.32 Impact Factor
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ABSTRACT: A description is given of the fine structure of the electron beams transmitted and scattered by a plate-shaped foil containing a stacking fault or an anti-phase boundary inclined with respect to the surface. It is assumed that there are n strong diffracted beams. The transmitted and each strong scattered beam consists of n (n + 1) + 1 beams, very slightly different in orientation, and which give rise to the appearance of satellites of the diffraction spots. The geometry and the intensities of the satellite configurations are discussed. General properties can be derived from the formulation developed in the paper. Electrons leaving the crystal in a satellite beam direction are those which have changed from one wave field to another on crossing the fault boundary. The influence of the anomalous absorption, important for a thick crystal, is also examined. Satellite beams formed by electrons moving in a strongly absorbed wave field before or (and) after crossing the stacking fault, will be weak. A bright satellite is expected if one or both of these fields are easily transmitted. Finally it is shown that the intensities of the different satellite beams are not the same in different parts of the faulted region.Es wird die Feinstruktur von Elektronenstrahlen nach Transmission oder Streuung durch eine plättchenförmige Folie beschrieben, die einen Stapelfehler oder eine Antiphasengrenze unter einem Winkel zur Oberfläche enthält. Es wird angenommen, daß es n stark gestreute Strahlen gibt. Der durchgelassene und jeder stark gestreute Strahl besteht aus n (n + 1) + 1 Strahlen, die sehr schwach richtungsunterschiedlich sind und die die Erscheinung von Satelliten der Beugungspunkte hervorrufen. Die Geometrie und die Intensitäten der Satellittenanordnungen werden diskutiert. Allgemeine Eigenschaften lassen sich aus den in dieser Arbeit entwickelten Formulierungen ableiten. Elektronen, die den Kristall in einer Satellitenstrahlrichtung verlassen, sind solche, die während des Durchgangs durch die Fehlergrenze von einem Wellenfeld zum anderen gewechselt haben. Der Einfluß der anomalen Absorption, der für dicke Kristalle bedeutsam ist, wird ebenfalls untersucht. Die Satellitenstrahlen, die von Elektronen gebildet werden, die sich vor oder (und) nach Durchgang durch den Stapelfehler in einem stark absorbierten Wellenfeld bewegen, werden schwach sein. Ein heller Satellit wird erwartet, wenn ein oder beide Felder leicht durchgelassen werden. Zuletzt wird gezeigt, daß die Intensitäten von verschiedenen Satellitenstrahlen in verschiedenen Teilen des Fehlerbereichs nicht gleich sind.
physica status solidi (b) 03/2006; 31(2):681 - 695. · 1.32 Impact Factor
