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理解EBSD技术的原理、采集及分辨率

kaikai 2024-1-17 10:22:40

EBSD技术是一种常用的材料显微学技术,全称[color=var(--weui-LINK)][url=]电子背散射衍射[/url](英文名为Electron Backscattered Diffraction)。它通过测量反射电子的角度和相位差,来确定样品的晶体结构和晶粒取向等特征。与传统的扫描电子显微镜技术相比,EBSD技术具有更高的空间分辨率,可以获得亚微米级别的[color=var(--weui-LINK)][url=]晶体学数据[/url]

EBSD技术的主要特点是在保留扫描电子显微镜的常规特点的同时,利用电子回旋衍射效应,对反射电子进行衍射分析,从而获得晶体学信息。该技术不仅能够提供样品的晶体结构和晶粒取向等信息,还可以同时获得晶粒大小、形貌等重要参数。因此,在材料科学领域中,EBSD技术已经成为了一种不可或缺的工具,被广泛应用于材料组织和性能的研究。

电子背散射衍射花样(EBSD)

在扫描电子显微镜(SEM)中,当电子束入射到样品上时,与样品相互作用会产生多种效应。其中之一就是电子在规则排列的晶格面上发生衍射。所有晶面上的衍射组成了所谓的"衍射花样",它可以被看作是晶体中原子面之间角度关系的图示。

衍射花样包含了[color=var(--weui-LINK)][url=]晶系[/url](如立方、六方等)的对称性信息。此外,晶面和[color=var(--weui-LINK)][url=]晶带轴[/url]之间的夹角与晶系类型和晶体的晶格参数有直接对应关系。这些数据可用于通过EBSD技术对晶相进行鉴定。对于已知的晶相,则衍射花样的取向与晶体的取向直接相对应。

EBSD系统组成

为了进行EBSD技术,我们需要一套系统设备,其中基本要求包括扫描电子显微镜和EBSD系统。系统设备的核心是扫描电子显微镜,它可以产生高能电子束并将其聚焦在样品表面。EBSD系统的硬件部分通常由一个灵敏的CCD摄像仪和一套图像处理系统组成。CCD摄像仪用于捕捉由扫描电子显微镜产生的反射电子图像。图像处理系统则用于对图像进行花样平均化和背底扣除等处理,以提取出清晰的衍射花样。

通过这套系统设备,EBSD技术可以获得准确的衍射花样数据,进而分析晶体的结构[/url]和取向。这为材料科学研究提供了重要的工具和手段。


EBSD探测器

在扫描电子显微镜中,获取电子背散射衍射花样的基本操作非常简单。为了增强背散射(即衍射)信号,相对于入射电子束,样品被高角度倾斜。这样,EBSD信号可以充分强化,以便能够被荧光屏接收(位于显微镜样品室内)。荧光屏与一个CCD相机相连,因此可以直接或经过放大储存图像后在荧光屏上观察到EBSD。只需要进行很少的输入操作,软件程序就可以对花样进行标定,以获得晶体学信息。目前,最快的EBSD系统每秒可以测量700~900个点。

现代的EBSD系统和能谱EDX探头可以同时安装在扫描电子显微镜上。这意味着在快速获取样品取向信息的同时,还可以进行成分分析。这使得研究人员可以在同一设备上获得更全面的样品表征数据。

制样原则

  • 无残余应力
  • 表面平整(振动抛光)
  • 清洁
  • 适合的形状及尺寸
  • 导电性良好

样品制备过程EBSD变化


离子刻蚀、抛光

EBSD 标定及面扫


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