相位衬度

相位衬度是指通过将电子束穿过非常薄的试样后，利用试样中原子核和核外电子产生的库仑场对电子波相位的影响来形成图像对比度的技术^[1][2]。

相位衬度技术适用于试样厚度小于100纳米，甚至是30纳米的情况。在这种情况下，使用多束衍射光束穿过物镜光阑，使得它们之间能够相干成像。图像的分辨率取决于入射波经过试样散射后引起的相位变化以及物镜球差和散焦引起的附加相位差的选择。这种技术旨在直接显示试样中小原子及其排列状态。

相位衬度成像的过程可以描述如下：一束单色平行的电子波进入试样内部，与其中的原子相互作用，引起振幅和相位的变化。当电子波离开试样的下表面时，会形成不同于原始入射波的透射波和各级衍射波。由于试样较薄，衍射波的振幅相对较小，而透射波的振幅基本保持不变，非弹性散射可以忽略不计。衍射波与透射波之间的相位差约为π/2。如果物镜无像差且处于正焦状态，同时光阑足够大，可以使透射波和衍射波同时穿过光阑并相干。此时，合成波的振幅与入射波相同，相位略有差异，因此强度不变，无法形成对比度。为了产生对比度，需要引入一个附加相位，使得衍射波与透射波处于相同的或相反的相位位置。这可以通过调整衍射波的位置使其沿X轴向右或向左移动π/2来实现。这样一来，透射波与衍射波的相干会导致振幅增加或减少，从而改变图像的强度，最终显示出相位衬度。