完整版EBSD电子背散射衍射
第14章电子背散射衍射-EBSD
(14-3)
令g1= g2，可得米勒指数与欧拉角的互换公式
Φ arccosl
k 2 arccos 2 2 h k
(14-5)
(14-6)
(14-7)
16
1 arcsin
w 2 2 h k
第二节 电子背散射衍射技术相关晶体学基础
当两相的晶体结构存在较大差别，或第二相尺寸较大时，两 相间为此类界面。
3）部分共格相界 借助位错维持其共格性的界面。
此类界面在马氏体转变及外延生长晶体中较常见。
8
第二节 电子背散射衍射技术相关晶体学基础
三、晶体取向坐标系建立
如图14-5，样品坐标系，由轧向RD、横向TD 、法向ND 三个互相垂直的方向构成； 晶体坐标系(以立方晶体为例)， 由3个互相垂直的晶轴[100]、[010]和[001]组成。
3
第一节 概 述
EBSD的发展经历： 1928年，日本学者Kikuchi在TEM中首次发现了带状电子 衍射花样，并对此衍射现象进行解释，称此为菊池花样。 1972年，Venables和Harland在扫描电镜中，得到了背散射 电子衍射花样。
20世纪80年代后期， Dingley得到了晶体取向的分布图。并 成功地将EBSD技术商品化
20世纪90年代初， 成功研究出自动计算取向、有效图像处 理以及自动逐点扫描技术，之后能谱分析和EBSD分析的 有效结合使相鉴定更加有效和准确。 2000年以后， EBSD标定速度大幅提升，加快了EBSD的发 展和推广。
4
第二节 电子背散射衍射技术相关晶体学基础
一、晶界类型 1）小角度晶界：指相邻晶粒位向差10的晶界，一般 2。 其中包括倾斜晶界、扭转晶界和重合晶界等。
EBSD的工作原理结构及操作
EBSD的工作原理结构及操作EBSD全称为电子背散射衍射（Electron BackscatterDiffraction），是一种通过分析电子背散射衍射模式来获取材料晶体结构信息的技术。
它有效地结合了电子显微镜和X射线衍射的优点，具有高分辨率、低损伤、大尺寸范围和材料相组成信息等特点。
EBSD的工作原理基于电子束的相互作用和散射行为。
当电子束照射到材料表面时，一部分电子通过弹性散射返回到探测器上，形成背散射衍射图样。
这些电子经历了物理、电子和磁场散射，产生了衍射纹样。
EBSD通过分析和解释这些衍射图样，可以获取材料的晶体结构信息和晶体取向。
EBSD的结构主要包括电子显微镜、电子束激发系统、电子背散射检测系统和计算机数据处理系统。
电子显微镜是EBSD系统的主要部件，它提供高分辨率的成像功能和电子束对材料表面的激发。
电子束激发系统产生高能量的电子束并控制其扫描方向和扫描速度。
电子背散射检测系统用于收集和记录背散射衍射图样，它一般包括光学显微镜、背散射探测器和互动器。
计算机数据处理系统对采集到的衍射图样进行处理、解析和分析，得到所需的晶体结构和取向信息。
EBSD的操作步骤一般包括样品制备、样品放置和显微镜调整、样品扫描和收集衍射图样、数据处理和分析。
在样品制备方面，需要把材料切割成薄片、抛光并清洁表面。
将样品放入电子显微镜的样品台上，并调整显微镜的对焦、放大倍数、对比度等参数，以获得清晰的图像。
接下来，在适当的电子束参数下，对样品进行扫描，收集并记录背散射衍射图样。
最后，利用计算机软件对收集到的图样进行处理和分析，提取出材料的晶体结构信息和取向数据。
EBSD广泛应用于材料科学、凝聚态物理、地质学、金属学等领域。
在材料科学中，EBSD可以用于研究材料的微观结构、晶粒取向、晶体成长等问题。
在地质学中，EBSD用于分析和解释岩石、矿物的晶体结构和成因。
在金属学中，EBSD可以用于评估金属的晶体取向、应力状态和组织演变等。
第十四章__电子背散射衍射分析技术
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•图14-17 EBSD探头在扫描电镜样品室中的位置
第十四章__电子背散射衍射分析技术
第四节 电子背散射衍射技术原理及花样标定
一、电子背散射衍射技术原理 电子束入射到晶体内，会发生非弹性散射而向各个方向
传播，散射强度随着散射角增大而减小，若散射强度用箭头 长度表示，强度分布呈现液滴状，如图14-18所示
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第十四章__电子背散射衍射分析技术
第一节 概 述
电子背散射衍射(EBSD)技术，开始于20世纪80年代，该技 术是基于扫描电子显微镜为基础的新技术
利用此技术可以观察到样品的显微组织结构， 同时获得晶 体学数据，并进行数据分析
这种技术兼备了 X 射线统计分析和透射电镜电子衍射微区 分析的特点， 是X射线衍射和电子衍射晶体结构和晶体取 向分析的补充
第二节 电子背散射衍射技术相关晶体学基础
四、晶体取向数字表示方法及换算 晶体取向亦可用某一晶面(hkl)的法线、 该晶面上相互垂
直的2个晶向[uvw]和[xyz]在样品坐标系中的取向表示。这3个 方向可构成一个标准正交矩阵，称为变化矩阵g1
(14-2)
矩阵式(14-2)中， [x y z]、[h k l]和[u v w]为各自方向上单位矢 量的指数，即归一化指数
第十四章__电子背散射 衍射分析技术
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2020/11/28
第十四章__电子背散射衍射分析技术
第十四章 电子背散射衍射分析技术
本章主要内容 第一节 概 述 第二节 电子背散射衍射技术相关晶体学基础 第三节 电子背散射衍射技术硬件系统 第四节 电子背散射衍射技术原理及花样标定 第五节 电子背散射衍射技术成像及分析 第六节 电子背散射衍射技术数据处理
EBSD的工作原理、结构及操作
1.电子背散射衍射分析技术(EBSD/EBSP)简介20世纪90年代以来，装配在SEM上的电子背散射花样(Electron Back-scatt ering Patterns，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(Electron Backscattered Diffraction，简称EBSD)或取向成像显微技术(O rientation Imaging Microscopy，简称OIM) 等。
EBSD的主要特点是在保留扫描电子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EBS D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0.1m和0.5m)，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了基础，因此已成为材料研究中一种有效的分析手段。
目前EBSD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。
2.EBSD系统的组成与工作原理图1 EBSD系统的构成及工作原理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灵敏的CCD摄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1是EBSD系统的构成及工作原理。
在扫描电子显微镜中得到一张电子背散射衍射花样的基本操作是简单的。
课件-电子背散射衍射EBSD
•
• 从EBSD观点来看，多晶材料有如下两个特征：
第一，晶体中不同的晶粒有不同的生长取向。 第二，多晶材料包含晶界。利用EBSD可以对晶体材 料进行分析
Zhengmin Li
• 1972年，Venables 和 Harland在扫描电
镜（SEM）中，借助于直径为30CM的荧 光屏和一台闭路电视，得到了背散射电子 衍射花样，称为背散射电子衍射花样 (EBSP)又称菊池花样。 • 20世纪80年代后期， Dingley把荧光屏和 电视摄像机组合到一起，并以此得到了晶 体取向的分布图。
Zhengmin Li
晶系 三斜
原始格子 （P)
底心格子 （C ） C=I
体心格子 （I) I=F
面心格子 (F) F=P
晶胞参数特征 a≠b≠c； α≠β≠γ≠90° a≠b≠c；α＝γ＝
单斜
I=F
F=C
90°，β≠90° a≠b≠c， α=β=γ=90°
斜方
四方
C=P
F=I
a＝b≠c；α＝β＝γ＝ 90° a=b=c； α=β=γ≠90°
Zhengmin Li
20世纪90年代以来，装配在SEM上的 电子背散射衍射花样(Electron Backscattering Patterns，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(Electron Backscatter Diffraction，简称EBSD) 或取向成像显微技术(Orientation Imaging Microscopy，简称OIM)
Zhengmin Li
nλ =2dsin θ
EBSD Geometry
电子背散射衍射
电子背散射衍射1电子背散射衍射的简介电子背散射衍射（Electron Back-Scatter Diffraction，EBSD）是晶体结构分析的一种传统方法，它是以电子束来替代X射线用于形变观察，广泛应用于金属材料组织及多孔性材料研究。
EBSD在研究中用于主动探测分子结构，其系统可以仅由单个晶体单元测定，从而可以以极低的效率读取电子微结构信息。
相比于X射线衍射，EBSD在晶体结构观察方面有较强的应用效果，特别是在研究深处球形低密度晶体和无晶格结构的材料的表征。
2基本原理EBSD是将电子束抛射到被观察的样品上，电子的射线的反射波会振动各个位置的原子，产生一个和电子光的特性提供的计算机图形表示的尖峰信号，收集这些尖峰信号可以计算出该样品晶体结构的方位。
EBSD是一种非破坏测试方法，可以准确获取样品的晶体结构信息，非常适合大面积测量。
在确定晶体结构时可以使用点状法，也可以使用条状法，其中点状法对非晶质样品、复杂结构样品和小尺寸样品更有效。
3主要用途1、EBSD用于研究晶体和低晶体的空间组织和多孔性，在于探测和辨识复杂的晶体结构和力学行为；2、EBSD用于研究金属材料和非晶质样品的晶界行为，例如调控材料厚度，研究其形变和特殊缺陷后的晶界演变状态；3、EBSD用来识别材料表面质量，分析迁移缺陷和外加压力的影响；4、EBSD也用于研究产品的性能，测量非晶态材料的非晶核尺寸和分布；5、EBSD也可以用来研究工程材料的拉伸性能，模型推导的工艺优化设计；6、EBSD对于研究织物纤维表面构造和孔洞分布，有很高的效率；7、EBSD也常用于研究表面磨损和磨耗性能，了解材料抗冲量等性能指标。
4问题和发展虽然EBSD技术具有很多优点，但存在一些问题，比如它的测量速度较慢，并且需要做许多设置，这可能会对科学家应用EBSD技术造成一定影响。
另外，由于EBSD需要较多的信号来绘制空间晶体结构图形，仅使用一个检测器可能无法获得足够的信号，因此EBSD的数据量会比一般电子显微镜大。
电子背散射衍射(EBSD)简介-2007
内 容
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
理论基础 仪器组成和测试流程 EBSD的主要功能简介 EBSD方法在地质学上的应用 EBSD与其它方法的比较 本实验室的前期工作 构造地质学应用EBSD的实例
一、理论基础
1. 电子背散射衍射花样（EBSP）
块状样品上产生的电子背散射衍射 花样（ electron backscatter diffraction pattern，EBSP）与薄膜（thin foils）在 透射电镜（ TEM ）中形成的菊池衍射花 样（Kikuchi diffraction patterns）有很多 相似点，都是建立在高能电子束轰击样 品时产生的一系列复杂的反应基础上。
1. Fe-Ti氧化物的鉴定
上图：铁钛氧化物三角图解（Dunlop & Ozdemir, 1997) 左上：合成钛铁氧化物的SEM和EDX分析 左下：钛铁氧化物的EBSPs及其标定结果 From Franke C. et al., Geophys. J. Int. (2007) 170, 545–555
其它相关信息
样品变形程度 样品中的主要矿物组成及其颗粒度 测量矿物的电子探针数据及其分析结果 测量矿物的晶体对称性、空间群、晶胞参数（a, b, c & α, β, γ）和原子位置 （这些数据可以从矿物数据库中获取）
电子背散射衍射（EBSD）测试流程示意图
榴辉岩（MB98-08）EBSD面扫描的测量数据
From Massonne H.-J. & Neuser R. D., Mineralogical Magazine, 2005
显微构造定量研究（quantification of microstructures）
背散射电子衍射EBSD
EBSD技术还可以用于研究金属材料在加工、热处理和服役过程中的微观结构演化。通过EBSD技术，可以观察到 晶粒的形核、长大、粗化等现象，以及晶界的迁移、旋转和扭曲等行为，为金属材料的优化设计和性能提升提供 重要依据。
陶瓷材料的相变研究相变Fra bibliotek究EBSD技术也可以用于陶瓷材料的相变研究。通过EBSD技术，可以观察陶瓷材 料在加热或冷却过程中的相变行为，包括相的形核、长大和转变等现象。这些 信息对于陶瓷材料的制备工艺和性能优化具有重要意义。
EBSD技术通过收集和分析这些衍射花样，可以获得样品的晶体取向、晶界类型 和晶体结构等信息。
EBSD的应用领域
材料科学
EBSD技术在材料科学领域广泛应用于金属、陶瓷、 复合材料等材料的晶体结构和织构分析。
地质学
在地质学领域，EBSD技术用于研究岩石、矿石和 矿物的晶体结构和形成过程。
生物学
在生物学领域，EBSD技术用于研究生物组织的晶 体结构和功能。
、晶体结构、相组成等。
数据收集与处理
01
02
03
数据整理
将采集到的数据进行整理， 筛选出质量较高的衍射点 进行分析。
数据可视化
将数据以图像、图表等形 式进行可视化展示，以便 更好地理解和分析材料的 晶体结构。
结果分析
根据数据分析结果，对材 料的晶体结构、相组成、 织构等进行深入分析，并 得出相应的结论。
实现高通量表征
通过自动化和高通量的EBSD技术，可 以对大量材料样品进行快速、高效的 晶体结构表征，为材料基因组计划提 供强大的数据支持。
EBSD在新型材料研发中的应用
新型功能材料研究
EBSD技术可以用于研究新型功能材料 的晶体结构和相组成，有助于深入理 解材料的物理和化学性质，促进新型 功能材料的研发和应用。
电子背散射衍射(EBSD)简介-2007
结构分析：反向极图（Inverse Pole Figures）
Rolled Al
X0
I(nFvo0eld0res1de)P ole XFi0gures
Inverse P ole Figures (Folded)
[A lum in.cpr]
[A lum in.cpr]
A lum inium (m 3m )
f2=15°
f2=20°
f2=25°
f2=30°
f2=35°
f2=40°
f2=45°
f2=50°
f2=55°
f2=60°
f2=80°
.
f2=65° f2=85°
f2=70°
f1=90°
1 1.5 2 2.5
f2=75°
F=90°
28
From Scott Sitzman
6. 颗粒边界特征（Grain Boundary Characterization）
电子背散射衍射花样（EB. SP）的采集和标定示意图 9
2. 取向衬度图（orientation contrast image，简称OCI，或者OC图像）
（a）取向衬度图（OCI）形成机制示意图（Prior et al., 1999）
（b、c）榴辉岩OCI及其对应区域的原子衬度图（BSI）
.
10
92 151
320 368 357.18 45.18 59.90 0.49
89 143
324 368 355.73 44.25 60.90 0.63
89 156
…… …
…
…
…
…
…
628 556 128.66 86.28 328.36 0.99
(完整版)EBSD电子背散射衍射
•在一些新领域也逐渐开展了t-EBSD应用，如地质 科学，薄膜表征和超导体等
EBSD的发展
目录
Contents
• EBSD可以在观测微观组织结构的同时，可 快速、统计性地获得多晶体中各晶粒的取 向信息，从而将宏观统计性分析与微观局 域性分析完美结合；
• 制样相对简单，可以研究样品的较大区域 (数平方厘米)，因而数据更能够代表研究 样品的总体特征；
三个相互独立的定轴转动
欧拉角(ψ1、Φ、ψ2)物理意义： 第一次：绕ND轴旋转ψ1角； 第二次：绕RD轴旋转Φ角； 第三次：绕ND轴旋转ψ2角。
这时样品坐标轴和晶体坐标轴重合。
目录
Contents
晶体学基础
2.3 极图
极图是表示某一取向晶粒的某一选定晶面｛hkl｝ 在包含样品坐标系方向的极射赤面投影图上的位置 的图形。
目录
Contents
3D-EBSD
结合了 FIB–focussed ion beam milling EBSD–electron backscatter diffraction 生成3D的微观结构信息
EBSD的发展
目录
Contents
3D EBSD with fast EBSD mapping
Sample: Copper 51 layers 0.2um resolution in X, Y and Z Number of voxels: 101x91x51
• 一个晶粒相对于其周边其他晶粒的取向差变 RD(rolling dir- ection, 轧向) TD(transverse direction, 横向) ND (normal direction,法向)
电子背散射衍射(EBSD)入门简介PPT共73页
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
Байду номын сангаас
电子背散射衍射
电子背散射衍射电子背散射衍射（ElectronBackscatterDiffraction，简称EBSD）是一种能够测量晶体中晶界的结构信息的技术，它可以用于研究材料的结构，以及晶体内部晶体缺陷的角色。
它是由电子束在晶体表面上发射产生的散射结果得出的，能够揭示细小晶体结构的构造特征，可以用于研究金属、块状结构以及半导体等材料。
电子背散射衍射由早期的修正非几何衍射衍射（MFD）和电子衍射衍射（EDD）开发而来，它在1973年被第一次用于探测晶体周期晶体的晶界，并由此释放出更多的晶体结构信息。
电子背散射衍射是一个重要的衍射技术，它通过测量电子在晶体表面的散射行为，能够测量出晶界的比例常数（lattice constants）以及晶体内部的衍射矢量。
因此，它可以用来分析晶体中重要结构特征，比如晶体布局、原子缺陷、晶体结构偏向以及结构异常等。
电子背散射衍射过程基本是由电子束发射得到的，这一过程是可逆的，因此它能够准确测量晶体内部晶界的结构信息，得到更多有用的结构信息。
除此之外，电子背散射衍射技术还拥有高精度，可以测量出晶体的衍射场的分辨率和精度，以及晶体内部结构的特征尺寸，这非常有利于结构特性的测量和分析。
电子背散射衍射技术有多种用途，比如高分辨率图像重构、快速结构成像、材料微结构分析、金属工艺反馈、非晶合金结构分析等，可以用来辅助设计和建模的结构分析。
它还可以用来研究材料的组成，晶体缺陷的角色，以及晶体结构的偏好性等。
总之，电子背散射衍射是一种重要的科学和工程技术，其中的技术可用于研究金属、材料、半导体等材料的晶体结构特征。
它不仅能够测量出晶体的衍射场的分辨率和精度，而且能够准确揭示晶体内部晶界的特征，这些特征对材料的性能及耐久性有着重要的影响。
另外，它还拥有多种应用，比如图像重构、快速结构成像、材料微结构分析等，可以用来辅助设计和建模的结构分析。
因此，电子背散射衍射是一种值得推崇的衍射技术。
ebsd实验方法
EBSDI实验方法一、简介电子背散射衍射（Electron Backscatter Diffraction，简称EBSDI）是一种表面分析技术，它利用高能电子穿透材料并在内部发生非弹性散射，然后被探测器捕获来形成样品表面的衍射图案。
这种技术可以用来研究材料的晶体结构、表面形貌和微观应力等性质。
本文档将详细介绍EBSDI实验方法的步骤和注意事项。
二、实验设备1. 电子背散射衍射仪：包括电子源、样品室、探测器和数据分析系统等部分。
2. 电子束枪：产生并加速电子束。
3. 样品：需要进行分析的材料。
4. 真空系统：保持样品室的真空环境。
三、实验步骤1. 准备样品：将待测样品切成适当大小并抛光到需要的表面粗糙度，然后清洁样品表面以去除任何污垢和油脂。
最后，在近似真空条件下，使用离子束轰击样品表面以去除氧化层并产生一个干净而平坦的表面。
将待分析的样品固定在样品台上，确保样品的表面平整且与电子束方向垂直。
2. 抽真空：打开真空系统，将样品室抽至高真空状态。
3. 调整电子束参数：在EBSD系统中，需要设置许多参数，包括加速电压、电子束束流密度、探测器类型和放大倍数等。
这些参数的选择取决于样品的性质，例如它的晶体结构、厚度和化学成分等。
在设置参数之前，需要对样品进行一次初步扫描以获取有关样品特性的信息。
根据样品的性质和分析要求，调整电子束的能量、电流和照射时间等参数。
4. 进行实验：打开电子束枪，使电子束照射到样品上，同时启动探测器收集散射电子。
在扫描期间，电子束会照射样品表面，并通过背散射衍射来获取有关晶体结构和其他特性的信息。
EBSD扫描通常需要一定的时间，取决于样品的大小和复杂性等因素。
5. 数据收集：记录实验过程中的各种参数，如电子束的能量、电流、照射时间，以及探测器收集到的散射电子的数量和位置等。
6. 数据分析：将收集到的数据输入到数据分析系统中，通过软件进行处理和分析，得出样品的晶体结构、表面形貌和微观应力等信息。
[训练]EBSD的工作原理、结构及操作
![[训练]EBSD的工作原理、结构及操作](https://img.taocdn.com/s3/m/8b07a37ea55177232f60ddccda38376baf1fe015.png)
1.电子背散射衍射分析技术(EBSD/EBSP)简介20世纪90年代以来，装配在SEM上的电子背散射花样(Electron Back-scatt ering Patterns，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(Electron Backscattered Diffraction，简称EBSD)或取向成像显微技术(O rientation Imaging Microscopy，简称OIM) 等。
EBSD的主要特点是在保留扫描电子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EBS D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0.1m和0.5m)，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了基础，因此已成为材料研究中一种有效的分析手段。
目前EBSD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。
2.EBSD系统的组成与工作原理图1 EBSD系统的构成及工作原理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灵敏的CCD摄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1是EBSD系统的构成及工作原理。
在扫描电子显微镜中得到一张电子背散射衍射花样的基本操作是简单的。
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（Electron Back Scattered Diffraction ）
汇报人：
一
二
三
目录 四
Contents
五
六
七
目录
Contents
EBSD 的由来
EBSD —— 扫描电镜附件之一
1. 基于SEM 的一种测量晶体 取向的技术 2.安装于电子显微镜 （场发射或钨灯丝电
? 一个晶粒相对于其周边其他晶粒的取向差变 RD(rolling dir- ection, 轧向) TD(transverse direction, 横向) ND (normal direction, 法向)
目录
Contents
晶体学基础
2.2 晶体取向（差）的表征 欧拉角(ψ1、Φ 、ψ2) ：将定点转动的过程分解为
? 由于非弹性散射电子只发生在试样表层几十纳米 范围内，故： ? 试样表面必须不残留抛光造成的加工应变层， 导电性良好； ? 表面平滑、无氧化膜、无腐蚀坑等缺陷
三个相互独立的定轴转动
欧拉角(ψ1、Φ 、ψ2)物理意义： 第一次：绕ND轴旋转ψ1 角； 第二次：绕RD轴旋转Φ 角； 第三次：绕ND轴旋转ψ2 角。
这时样品坐标轴和晶体坐标轴重合。
目录
Contents
பைடு நூலகம்晶体学基础
2.3 极图
极图是表示某一取向晶粒的某一选定晶面｛ hkl ｝ 在包含样品坐标系方向的极射赤面投影图上的位置 的图形。
目录
Contents
EBSD 的原理及系 统组成
菊池衍射花样的接收
1.菊池带宽度对应正比于衍射晶面面间距 2.不同菊池带夹角代表晶面间夹角， 所以可以由此确定晶体结构以及空间位置
目录
Contents
不同晶体取向对应不同的菊池花样
EBSD 的原理及系 统组成
(100)
(100)
(110)
(111)
｛001｝极图示意图
目录
Contents
晶体学基础
立方晶体 （001）
标准投影 图
目录
Contents
晶体学基础
2.4 反极图
反极图是是描述多晶体材料中平行于材料的某一 外观特征方向的晶向在晶体坐标架的空间分布的图 形，参考坐标架的3个轴一般取晶体的3个低指数的 晶向。
热压缩 低碳钢 反极图
板织构
镜）或者电子探针上的 EBSD 系统示意图
SEM 上装 配的EBSD
Nordlys Nano 及Max2——
Oxford
目目 录录
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EBSD 的由来
1928年 Seishi Kikuchi 第一次观察到 了电子衍射形成的Kikuchi花样
'P' pattern of calcite (Kikuchi, Japanese Journal of Physics, V, 2, 1928.)
'P' pattern of mica (Kikuchi, Japanese Journal of Physics, V, 2, 1928.)
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EBSD 的由来
1954年， Alam, Blackman, Pashley. ‘High angle Kikuchi patterns.'
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菊池花样图举例
EBSD 的原理及系 统组成
红线为衍射晶面； 红线交点代表晶带轴
将镍晶体单胞（代表样品上该
晶粒的取向）叠加在菊池图
上 ，蓝色为 (2-20)面，黄色
为 (020) 面，两面交线为晶带
轴[001]
方向，菊池极就是晶
带轴与荧光屏交点。
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EBSD 的原理及系 统组成
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3.1 EBSD组成
EBSD 的原理及系 统组成
样品（倾斜 70?）; 磷荧光屏 ; (CCD) 录像相机; SEM控制部件、接口; 控制 EBSD 实验的计算机 及软件.
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EBSD 的原理及系 统组成
3.2 EBSD工作原理
? 电子束轰击至样品表面 ? 电子撞击晶体中原子产生散射，这些散射电子由于撞击 的晶面类型(指数、原子密度)不同在某些特定角度产生衍 射效应，在空间产生衍射圆锥。几乎所有晶面都会形成各 自的衍射圆锥，并向空间无限发散 ? 用荧光屏平面去截取这样一个个无限发散的衍射圆锥， 就得到了一系列的菊池带。而截取菊池带的数量和宽度， 与荧光屏大小和荧光屏距样品(衍射源)的远近有关 ? 荧光屏获取的电子信号被后面的高灵敏度 CCD相机采集 转换并显示出来。 ?不论是在SEM下还是TEM下，获取结构取向信息的基本过 程都是通过电子衍射得到与不同晶面直接对应的菊池带衍 射花样（或衍射斑花样），因此需要着重对菊池带进行分 析，与数据库对比，分析衍射图样。
因为衍射图与样品的晶体结构密切相关，当晶 体取向发生变化时，也一定会引起衍射图的变 化。因此菊池带的位置可以用来计算 样品上各 点的晶体学取向。
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3.4 EBSD 标定过程
EBSD 的原理及系 统组成
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影响EBSD 花样质量的因素
EBSD 的样品制备
1.样品表面质量：干净，平整，无抛光引入的变形 2.样品状态形变、再结晶？样品中包含何种元素？ 3.仪器状态：电镜参数（高、低电压？大、小电流 束？） 4.软件参数调节：曝光时间，噪音去除
Proc. Royal Society of London. 较早报道了背反射条件下的衍射花样。
1967年， Coates第一次报道SEM下 观察到的菊池花样。
80~90年代 ，优化算法＋摄像技术＋ 计算机技术发展 才催化出EBSD技 术走向实用化。
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晶体学基础
2.1 晶体取向（差）的定义
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3.3 菊池带产生原理
EBSD 的原理及系 统组成
? 入射电子束进入样品，由于非弹性散射（能量有损失 ，波长无变化），在入射点附近发散，在表层几十纳 米范围内成为一个点源。某些背散射电子方向刚好与 该晶体某特定晶格平面（ hkl ）夹角符合布拉格定律 ： nλ=2dsinθ 产生衍射，在（ -h-k-l ）也会发生上述衍射 ，在三维空间中形成两个与反射面法线成半角 (90-θ)的 圆锥。带入典型的电子波长算出 2θ很小，两个圆锥可 以看为两个圆盘，屏幕与两个圆盘交截时形成一对平 行线，称kikuchi line(菊池带)。整个菊池花样就是由 不同的菊池线对组成。