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电子背散射衍射的基本原理与应用

kaikai 2024-6-7 10:47:41
一、样品要求与制备方法


1 、样品要求
用于电子背散射衍射技术分析的样品需满足以下要求:
a)样品表面平整并且没有样品制作过程中的破坏;
b)避免破坏晶粒之间的晶界;
c)样品表面不能有应力层。


2、 制备方法
电子背散射衍射技术的样品制备流程如图1所示:
图1 EBSD的样品制备流程
我们常使用以下两种方式对样品进行处理,即机械抛光和电解抛光。
1.机械抛光
a)适合于绝缘体,矿物和金属;
b)先用金刚石砂纸把表面打磨得光滑然后用胶质硅将其表面抛光。
机械抛光方便、快捷,但这种处理方式会导致试样表面破坏,存在残余应力,如图2所示。
图2 机械抛光的制样示意图
2.电解抛光
a)特别适合于金属样品;
b)可以获得较好的表面,好的菊池花样。
电解抛光的制样示意图如图3所示,这种处理方式方便,同时也是最常用的方法,但对抛光工艺(抛光液配方、参数等)的摸索需要较长时间。
图3 电解抛光的制样示意图

二、电子背散射衍射的采集与标定

在进行电子背散射衍射的采集与标定之前,首先要设置详细合理的参数,扣除背底,以提高最终衍射花样的清晰度,即相机操作。


1 、相机操作
a)开启相机控制窗口,根据分析需要,合理选择和设定相机参数,在满足花样清晰度的前提下,尽可能缩短花样采集时间,以提高扫描速度,不同相机参数对花样质量的影响见图4;
b)调节增益或曝光时间使信号水平为最佳状态,如图5所示;
c)确定信号水平后,再进行背底扣出,以改善花样的衬度和清晰度,从而提高花样标定成功率,背底扣出前后的衍射花样对比图如图6所示。
图4 相机参数选择及对花样质量的影响
图5 各种信号水平状态
图6 背底扣出前后的衍射花样

2 、菊池带采集
首先采集一幅SEM图像,选定感兴趣的区域,在图像上任取一点,预览电子背散射衍射花样,如图7所示;
在数据库中选择待分析的物相,以提供花样标定所需的相关晶体学信息,图8所示为Ni的数据库,根据晶粒尺寸,选择合适的扫描步长和扫描区域,开始逐点采集EBSD花样,计算机程序同步自动标定;
图7 Interactive界面及花样预览
图8 Ni的数据库


3 、标定过程
一个完整的电子背散射衍射标定过程如下图9所示:
图9 EBSD的标定过程
其中大致包括以下六个步骤:
a)取点;
b)采集花样;
c)图像处理及菊池带识别;
d)与数据库进行相及取向的对比;
e)校对并给出标定结果;
f)输出相及取向结果。
同时,也可以使用该技术进行多点自动标定,如图10所示。
图10 EBSD的多点自动标定过程


电子背散射衍射的应用

目前EBSD技术的应用领域集中于多晶体材料,例如各种金属和合金、陶瓷、半导体、超导体、矿石等。它其主要应用包括:
a)织构和取向分析;
b)晶粒形状及尺寸分布分析;
c)晶界性质分析;
d)形变与再结晶分析;
e)物相鉴定及相含量测定;
f)两相取向关系测定等。

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