一文带你读懂EBSD分析

电子背散射衍射（EBSD）技术是一种先进的显微分析技术，起源于20世纪50年代，技术成熟于80年代。作为扫描电子显微镜（SEM）的一个重要附件，EBSD极大地扩展了微观分析的能力。本文将探讨EBSD技术的基本原理、系统组成、应用领域以及样品制备方法。

一、EBSD技术的基本原理

EBSD技术利用电子束与样品相互作用产生的背散射电子信号，通过分析这些信号来获取晶体的结晶学信息。EBSD系统能够将显微构造与晶格结构直接联系起来，提供晶体颗粒的定向和基本几何属性参数。金鉴作为国内领先的光电半导体检测实验室，金鉴实验室的EBSD技术，以其高效的速度和精准的分辨率，在材料表征领域中展现出卓越的性能，为材料科学研究提供了强有力的工具。

二、EBSD系统的组成

1. 背散射探测器：用于捕捉样品中激发出的背散射电子信号。


2. 高灵敏度CCD数字照相机：捕捉电子背散射图案（Kikuchi patterns）。


3. 图像采集卡：将图像信号传输到计算机系统。


4. 计算机分析软件及数据库：自动识别和标定采集的图像，并与标准数据库比对，获取晶体颗粒的结晶学信息。

三、EBSD技术的应用

1. 材料科学：EBSD已成为材料显微组构、构造标定和研究的常规手段。


2. 地质学：在岩石超微构造分析中，EBSD技术能够快速获取大量数据，分析极细粒物质的定向组构。


3. 冶金学：用于研究金属矿物和不透明矿物的结晶学组构。


4. 考古学：在文物材料的显微结构分析中也有应用。

四、在岩石显微构造研究中的应用

1. 快速数据获取：EBSD技术使得研究极细粒物质（微米-纳米级）的定向组构成为可能。


2. 结晶学组构分析：简化了二轴晶矿物（如角闪石）和等轴晶系均质体矿物（如石榴子石）的结晶学组构分析。


3. 矿物塑性变形机制研究：通过EBSD可以研究矿物的塑性变形机制。


4. 矿物相鉴定与相变研究：EBSD技术有助于矿物相的鉴定和相变过程的研究。


5. 晶粒尺寸测量与应变估算：EBSD可用于测量晶粒尺寸和估算超微域内的应变。


6. 矿物晶格优选方位与地震波各向异性关系研究：EBSD技术有助于研究矿物晶格优选方位与地震波各向异性的关系。

五、EBSD样品制备

1. 机械抛光：最常用的样品制备方法，目的是去除样品表面的变形层，使背散射电子信号能有效地反映晶体内部结构特征。


2. 磨制阶段：使用较细的金刚砂磨制薄片。


3. 抛光阶段：依次使用不同粒度的金刚石溶液、氧化铝和硅胶/氧化铝抛光液进行抛光。


4. 喷碳或镀金：对于不导电的非金属样品，需要在样品表面喷碳或镀金，以便于观察和获取更好的信号。

总结

EBSD技术在材料科学、地质学等领域的应用已经非常成熟，其在岩石显微构造分析中的潜力巨大。随着技术的不断发展，EBSD技术必将在岩石变形机制与岩石圈流变学研究中发挥更大的作用，推动相关领域的研究取得新的突破。