电子背散射衍射技术及其在材料科学中的应用

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1、万方数据中国体视学与图像分析2005年第10卷第4期CHINESEJOURNALOFSTEREOLOGYANDlMAGEANALYSISVol10NO4Dec2005文章编号：1007—148212005)04—0205—06·综述·电子背散射衍射技术及其在材料科学中的应用刘庆(清华大学材料科学与上程系先进材料教育部重点实验窜，北京100084)摘要：本文介绍了电子背散射衍射(EBSD)分析技术的基本原理、发展历史、EBSD系统的组成、实验条件、分辩率及EBSD数据处理方法等。通过多个典型的实例，系统介绍EBSD技术在材料研究领域中的应用，并就EBSD技术

2、与其他相关分析技术的比较进行了讨论。关键词：EBSD；取向；织构中图分类号：TGll5．23；0722+7文献标识码：AEBSDtechniqueanditsapplicationsinmaterialsscienceLIUQing(MetalsResearchInstitute，DepartmentofMaterialsScienceandEngineeringTsinghuaUniversity，Bering100084，China)Abstract：Inthispaper，thebasicprincipleofelectronback—scatter

3、ingdiffraction(EBSD)techniqueisintroduced．ThemodernEBSDsystem，experimentalconditions，spatialresolution，angularresolutionandpostanalysisofthedataarealsodescribedinthispaper．Finally，theapplicationsoftheEBSDtechniqueinmaterialsciencearediscussedbyusingafewtypicalexamples．Keywords：EBS

4、D；orientation；texture1电子背散射衍射分析技术简介20世纪90年代以来，装配在扫描电子显微镜(SEM)上的电子背散射花样(ElectronBack—scatter—ingPatterns，简称EBSP)晶体微区取向和晶体结构的分析技术取得了较大的发展⋯，并已在材料微观组织结构及微织构表征中广泛应用。该技术也被称为电子背散射衍射(ElectronBackscatteredDiffrac—tion，简称EBSD)或取向成像显微技术(OrientationImagingMicroscopy，简称OIM)。“。EBSD的主要特点是在保留扫描电子

5、显微镜的常规特点的同时进行空间分辨率亚微米级的衍射(给出结晶学的数据)。EBSD改变了以往织构分析的方法，并形成了全新的科学领域，称为“显微织构”——将显微组织和晶体学分析相结合。与“显微织构”密切联系的是应用EBSD进行相分析、获得界面(晶界)参数和检测塑性应变。目前，EBSD技术已经能够实现全自动采集微区取向信息，样品制备较简单，数据采集速度快(能达到约36万点／小时甚至更快)，分辨率高(空间分辨率和角分辨率能分别达到0．1¨m和0．5。)，为快速高效的定量统计研究材料的微观组织结构和织构奠定r基础，因此已成为材料研究中一种有效的分析手段。目前EBSD

6、技术的应用领域集中于多种多晶体材料——工业生产的金属和合金、陶瓷、半导体、超导体、矿石——以研究各种现象，如热机械处理过程、塑性变形过程、与取向关系有关的性能(成型性、磁性等)、界面性能(腐蚀、裂纹、热裂等)、相鉴定等。收稿日期基盘项目作者简介研究方向2005——11——14国家自然科学基金重点项目(No50231030)刘庆(1964一)，清华人学材料系教授，博士生导师形变、再结晶；超导材料；微区晶体结构及取向测定技术，E—mail万方数据中国体视学与图像分析2005年第10卷第4期2电子背散射衍射的工作原理2．1电子背散射衍射(EBSD)花样在SEM中

7、，入射于样品上的电子束与样品作用产生几种不同效应，其中之一就是在每一个晶体或晶粒内规则排列的品格面上产生衍射。从晶面上产生的衍射组成“衍射花样”，可被看成是一张晶体中晶面间的角度关系图。图1足在单晶硅上获得的花样。图1单晶硅的EBSD花样衍射花样包含晶体对称性的信息，而且，晶面和晶带轴问的夹角与晶系种类和晶体的晶格参数相对应，这些数据可用于EBSD相鉴定。对于已知相结构的样品，则衍射花样与微区晶体相对于宏观样品的取向直接对应。2．2EBSD系统组成系统设备的基本要求是一台扫描电子显微镜和一套EBSD系统．EBSD采集的硬件部分通常包括一台高灵敏度的CCD摄

8、像仪和一套用来花样平均化和扣除背底的图象处理系统。图2是EBSD系