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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