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电子背散射衍射(EBSD)是什么?

kaikai 2024-5-13 12:52:51
EBSD
电子背散射衍射(EBSD)是一种基于扫描电子显微镜(SEM)的技术,可以对样品的微观组织进行分析、可视化和定量。
虽然这种技术最常见的缩写是EBSD,但有时称为“EBSP”(严格意义上讲,这是指电子背散射衍射花样)或“BKD”(背散射菊池衍射)。
微观组织是在微观尺度上观察材料的内部结构。对微观组织感兴趣,是因为材料的内部特征(或结构)将影响其性能和行为。“微观组织”一词,包括对晶粒的鉴定和表征, 对材料中不同相或化合物的研究,元素的空间分布特征以及晶间和晶内界面性质的分析。

表征微观组织是全面了解材料及其性能的基础。材料加工控制着微观组织的形成,而微观组织反过来又会影响材料的性能。因此,了解材料的微观组织在工业和研究领域中越来越重要;这包括了金属的研究和加工,先进的制造技术,可再生能源和太阳能电池的开发,微电子学和地质研究的发展。


为什么要使用EBSD?
EBSD是SEM的成熟附件,用于表征微观组织。EBSD采集的数据是呈空间分布的,可以用面分布图和图像来显示,从而可以详细检查不同样品的局部特征。EBSD 是一种高度自动化的技术,现代的商业系统能够每秒分析数千个衍射花样:这使得利用高空间分辨率扫描样品表面,采集所有需要的数据,来进行整体的微观组织表征成为可能。

当电子束轰击到样品表面时,EBSD 提供了轰击处样品详细的晶体学性质信息;ESBD通常与能谱仪(EDS)结合使用,可以补充分析测量样品的成分。因此集成了EBSD和EDS的测量系统,提供了更全面的微观组织表征,包括:

相鉴定
相分布
晶粒尺寸数据
晶界表征
织构(晶体择优取向的程度)
局部应变变化
所有这些信息都可以从一个EBSD数据集导出,其空间分辨率可达nm尺度,样品分析区域可覆盖若干mm2。

EBSD是如何工作的?
EBSD工作时,稳定的电子束与倾斜的晶态样品相互作用,产生的衍射电子形成衍射花样,可以用荧光屏检测到。在电子束与样品相互作用的点(或体积)位置上,衍射花样携带了样品的晶体结构和取向的特征。因此衍射花样可以用来确定晶体取向,区分晶体学上的不同相,表征晶界,并提供局部晶格完整性的信息。

当电子束以网格形式在多晶样品上扫描时,可以测量每一点上晶体的取向,得到的面分布图揭示了晶粒的形态,取向和晶界。这些数据也可以用来显示样品中的晶体择优取向(即织构)。因此,EBSD可以很容易地建立一个完整的和定量的微观组织表征。

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