电子背散射衍射EBSD
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。
EBSD电子背散射衍射
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。
目录
Contents
3.4 EBSD标定过程
EBSD的原理及系 统组成
目录
Contents
影响EBSD花样质量的因素
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 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
•样品严重塑性变形后，菊池花样扭曲严重，常规 EBSD方法很难采集到有效的菊池花样
•纳米晶粒，传统EBSD不能表征这类样品 •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； • 晶体结构分析的精度高，角度分辨率达到 0.5，空间分辨率达到0.5m（W-SEM）和 0.1m（FEG-SEM）
镜）或者电子探针上的EBSD系统示意图
Nordlys Nano 及Max2—— Oxford
SEM上装 配的EBSD
EBSD的由来
Contents
Contents
目录 目 录
1928年 Seishi Kikuchi 第一次观察到 了电子衍射形成的Kikuchi花样
对EBSD的理解及应用
对EBSD的理解及应用EBSD是电子背散射衍射技术（Electron Backscatter Diffraction）的缩写，是一种常用于材料科学和工程领域的表征方法。
其原理是利用电子束经过材料后，被背散射散射回来的电子与入射电子发生衍射现象，通过测量衍射图样的形态和强度来获取材料的晶体结构、取向以及晶界等信息。
EBSD的应用领域广泛，例如:1. 材料学研究：EBSD可以用来研究材料的晶体结构、晶体取向以及晶体缺陷等信息，从而增加对材料的认识。
例如，可以用EBSD来研究合金材料的晶粒取向与机械性能之间的关系，优化材料的制备工艺。
2. 金属学研究：EBSD可用于研究金属材料的晶体取向与力学行为之间的关系。
通过观察材料中晶体的取向分布，可以了解材料的力学性能、塑性变形机制等。
此外，还可以用EBSD分析区域选区电子衍射（Selected Area Electron Diffraction）数据，对金属晶体的三维取向进行建模和姿态分析。
3. 薄膜和界面研究：EBSD在研究薄膜和界面的晶体结构、晶界取向和位错密度等方面具有广泛的应用。
通过EBSD可以获得薄膜/基底的晶体取向分布、晶界的取向关系等信息，进一步了解薄膜的生长机制和界面的结构演化。
4. 小晶粒材料研究：对于小晶粒材料，传统的衍射方法往往由于粒子尺寸太小而无法获取充分的衍射信息。
而EBSD则可以通过对大量小尺寸晶体的衍射数据进行统计，还原出材料的晶体结构和取向信息。
这对于研究纳米材料、纳米晶、亚微米晶等具有重要意义。
5. 力学性能研究：EBSD可以用来研究材料的力学性能，如塑性变形、屈服行为和断裂特性等。
通过EBSD可以获得材料中晶体取向的信息，从而解析材料的力学行为与晶体结构之间的关系。
除了上述应用领域外，EBSD在材料科学与工程的其他领域也有广泛的应用，例如焊接等工艺的优化、热处理过程的研究、高温合金的应力分析等。
总结起来，EBSD是一种非常强大的材料表征方法，可以通过分析衍射图样的形态和强度，获得材料的晶体结构、晶体取向、位错密度等信息。
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。
EBSD-电子背散射
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-scattering 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(Orientation Imaging )，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。
︒m和0.5μMicroscopy，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. 电子背散射衍射的工作原理2.1 电子背散射衍射花样（EBSP）在扫描电子显微镜（SEM）中，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晶格面上产生衍射。
从所有原子面上产生的衍射组成“衍射花样”，这可被看成是一张晶体中原子面间的角度关系图。
图1是在单晶硅上获得的花样。
EBSD电子背散射衍射
极靴
样品
EBSPs 的产生原理
• 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
001
Z0
Inverse Pole Figure (Folded) Tantalum (m3m) Complete data set 1633081 data points Equal Area projection Upper hemisphere
钽质靶材
5 mm
111 101
Al (AA2024)摩擦焊缝微观结构分析
EBSPs自动标定随硬件升级的发展
100000 10000 1000 100 10 1 Laue 1960 EBSP-manual EBSP-automatic
Kossel SACP
0. 1950
1970
1980 Year
1990
2000
2010
微区晶体取向测定速度（点/小时）的进展
电镜内部EBSD探头位置示意图
相似颜色表示相近微观取向，左侧为完全再结晶区域，右侧为热影响区
图中颜色表示相对于各晶粒内应变最小点的应变量，蓝色代表最小
残余塑性应变评价 – 相邻晶粒取向错配分布
=500 祄 ; B C ; S t ep=1 祄 ; G rd1196x198 i
EBSD介绍
EBSD（电子背散射衍射简介）20世纪90年代以来，装配在SEM上的电子背散射花样(Electron Back-scattering 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 )，为快速定量统计研究材料的微观组织结构和织构奠定了基础，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。
︒m 和0.5μDiffraction，简称EBSD)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。
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。
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电子背散射衍射的工作原理在扫描电子显微镜（SEM）中，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晶格面上产生衍射。
从所有原子面上产生的衍射组成“衍射花样”，这可被看成是一张晶体中原子面间的角度关系图。
图1是在单晶硅上获得的花样。
衍射花样包含晶系（立方、六方等）对称性的信息，而且，晶面和晶带轴间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，则花样的取向与晶体的取向直接对应。
EBSD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。
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。
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。
ebsd原理
ebsd原理EBSD（Electron Backscatter Diffraction）是一种通过电子背散射衍射技术来研究材料晶体结构和晶粒取向的方法。
它是一种非常强大的显微组织分析技术，可以在纳米尺度上获取晶体学信息。
在材料科学和工程领域，EBSD技术被广泛应用于金属、合金、陶瓷、半导体等材料的研究和分析中。
EBSD技术的原理基于电子与晶体结构的相互作用。
当高能电子束照射到样品表面时，部分电子会被样品中的原子散射。
这些散射的电子会呈现出特定的衍射图样，这些图样包含了关于晶体结构的信息。
通过收集和分析这些衍射图样，可以确定材料中晶粒的取向、晶界的性质以及位错等信息。
EBSD技术的关键是利用电子显微镜来获取高分辨率的衍射图样，并通过计算机软件对这些图样进行处理和分析。
在实际应用中，EBSD技术通常与扫描电子显微镜（SEM）结合使用，这样可以在显微镜下直接观察样品表面的形貌，并获取与晶体学相关的信息。
EBSD技术在材料科学和工程领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于研究材料的晶粒取向分布，从而揭示材料的微观组织特征。
其次，EBSD技术还可以用于分析材料的相变、位错分布、应变状态等重要参数，为材料性能的优化提供重要依据。
此外，EBSD技术还可以用于研究材料的疲劳、蠕变、再结晶等变形行为，为材料加工和工程应用提供支持。
总的来说，EBSD技术作为一种先进的材料显微组织分析技术，对于理解材料的微观结构和性能具有重要意义。
随着电子显微镜和计算机软件的不断发展，EBSD技术将会在材料科学和工程领域发挥越来越重要的作用，为新材料的研发和应用提供强大的支持。
在实际应用中，EBSD技术需要结合丰富的材料学知识和专业的分析技能。
研究人员需要对材料的组织结构、晶体学理论和电子显微镜操作有着深入的了解，才能准确地进行样品的制备和分析。
同时，对于EBSD数据的处理和解释也需要一定的专业知识和经验，以确保分析结果的准确性和可靠性。
EBSD的原理和应用
EBSD的原理和应用1. EBSD简介Electron Backscatter Diffraction (EBSD)，即电子背散射衍射技术，是一种用于材料研究和表征的先进分析技术。
通过对材料表面或断口的电子背散射模式进行分析，可以获得许多重要的材料特征信息，如晶体结构、晶体取向、晶缺陷等。
2. EBSD的原理EBSD技术基于电子背散射现象，利用电子束的入射和背散射模式，通过形成二维或三维的衍射斑图，进一步分析材料的晶体学特性。
EBSD原理的基本步骤如下：1.电子束入射：加速电子束射到样品表面，与样品相互作用。
2.背散射电子的生成：部分电子以背散射的形式从样品中返回，形成背散射电子图案。
3.背散射电子图案的采集：通过电子探测器或CCD相机等设备捕获背散射电子图案。
4.衍射斑图的处理：利用图像处理软件对背散射电子图案进行处理，得到衍射斑图。
5.晶体学参数计算：通过分析衍射斑图，获取晶界、晶体取向、晶格畸变等晶体学参数。
3. EBSD的应用EBSD技术在材料科学和工程领域有广泛应用，以下是一些主要应用领域：3.1 晶体取向分析•通过EBSD技术可以对材料中晶体的取向分布进行定量分析。
•可用于晶体轴、晶体面的测量和分析。
•可用于研究材料中的晶体取向关系、晶体生长机制等。
3.2 相变研究•EBSD技术可对材料中的相变行为进行研究。
•可用于相变前后晶体取向的变化、晶粒生长等研究。
3.3 晶界和晶格畸变分析•EBSD技术可用于定量分析材料中的晶界特征，如晶界密度、晶界能等。
•可以测量和分析材料中的晶格畸变情况。
3.4 材料性能评估•EBSD技术可用于评估材料的织构、塑性变形等性能。
•可用于研究材料的疲劳行为、断裂机制等。
3.5 新材料研究•EBSD技术可用于新材料的结构与性能分析。
•可以对金属、合金、陶瓷等各类材料进行研究。
4. EBSD的优势和局限性4.1 优势•EBSD技术可以提供高分辨率和定量的晶体结构信息。
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操作规程
ebsd操作规程EBSD操作规程1. EBSD（电子背散射衍射仪）简介EBSD是一种高分辨率显微镜技术，用于研究晶体的结构和取向。
EBSD仪器以电子束作为探针，通过测量电子在晶体中的背散射衍射图样，来分析晶体的取向、晶格畸变和显微组织等信息。
以下是EBSD操作规程。
2. 仪器准备- 检查EBSD设备是否处于正常工作状态，并确保设备连接稳固。
- 检查以确保样品准备区域的清洁度，并清洗操作台面以确保无杂质。
- 检查计算机连接以确保能够正常保存数据。
3. 样品准备- 准备样品，将其切割到适当的尺寸和形状以适应EBSD标本台。
- 清洗样品，使用酒精或其他适当溶剂清洗样品表面以去除油脂和污垢。
- 通过抛光样品表面，以最大程度地减少表面的加工痕迹和残余应力。
- 在样品表面涂覆薄薄的导电涂料，以提供电子束的导电通路。
4. 样品装配- 将样品固定到EBSD标本台上，确保样品与台面之间的接触稳固。
- 确保样品的面能够与电子束方向垂直。
5. 操作参数设置- 启动EBSD软件，并按照仪器的操作指南进行相关参数设置，例如电子加速电压、工作距离等。
- 设置扫描区域的大小和扫描步长，以确保获取到足够的取向数据。
- 设置数据采集速度和质量，以平衡快速数据采集和高质量数据的需求。
6. 执行EBSD扫描- 在EBSD软件中选择扫描功能，并将电子束准确地定位在要扫描的区域上。
- 开始扫描，等待电子束在样品表面扫描，并记录背散射衍射图像。
7. 数据分析和解释- 将采集到的背散射衍射图样导入EBSD软件中进行分析。
- 使用软件提供的工具，对数据进行取向分析、图像重建和晶格畸变分析。
- 解释数据，分析晶体的取向、晶格畸变和显微组织特征。
8. 数据保存和报告- 在合适的文件夹中保存EBSD数据，确保数据的完整性和安全性。
- 撰写实验报告，详细描述实验过程、参数设置和数据分析结果。
9. 仪器维护和清洁- 在使用完EBSD仪器后，及时关闭设备并清理操作区域。
电子背散射衍射(EBSD)简介-2007
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
பைடு நூலகம்
数据点 相编号 点位置(μm)
晶体取向欧拉角(°) MAD(°) 菊池条带参数
12 21 32 …… 14800 2 14801 2 14802 2 …… 22398 1 22399 1 22400 1
XY
φ1
Iron unit cell
From Scott Sitzman
nl 2dhkl sinq
晶体产生电子背散射衍射花样的示意图
（a）样品在电子束轰击下产生的各种信息；（b）不同电子信息在电子束入射点附近的作用范围；（c）高度倾 斜样品内部背散射衍射电子产生菊池条带的示意图；（d）金红石的菊池花样及其标定结果。
Silica (quartz)
Ni-based Superalloy
=25 µm ;M ap3;S tep=0.5 µm ;G rid136x104
From Scott Sitzman
7. 应变分析
重结晶
变形
塑性应变证实规则排列的位 错阵列至少可以引起部分颗 粒内部半连续的晶格旋转。 这种晶体内部的定向误差可 以进行测量。自由位错和混 乱位错仅仅引起花样质量的 降低。
From Massonne H.-J. & Neuser R. D., Mineralogical Magazine, 2005
4. 石英的道芬双晶（Dauphine twinning）
From Geoffrey E. Lloyd, JSG, 2000
5. 下地壳剪切带超细粒石英糜棱岩的EBSD研究
f2=35°
f2=40°
f2=45°
ebsd原理的应用
ebsd原理的应用什么是ebsd原理？EBSD（Electron Backscatter Diffraction，电子背散射衍射）是一种利用电子的背散射模式来研究材料结晶结构的技术。
通过测量从材料表面背散射的电子的能量和角度，可以获取有关材料晶体结构、晶体取向和晶界信息的详细数据。
EBSD技术主要应用于材料科学、金属学、地质学以及半导体行业，对材料的微观结构研究具有重要意义。
EBSD技术的应用领域EBSD技术在许多应用领域中发挥着关键作用，下面是一些常见的应用领域：1.金属学：EBSD技术可以用于对金属材料的晶界、位错和相含量等进行表征和研究。
它可以帮助研究人员了解材料的晶体取向分布和晶体结构变化，对金属的性能和行为进行分析和优化。
2.材料科学：在材料科学领域，EBSD技术被广泛用于研究材料晶体的取向关系、晶界特征以及晶格畸变和应变等问题。
通过分析EBSD数据，可以评估材料的结构性能和机械性能，为材料设计和优化提供关键信息。
3.地质学：EBSD技术在地质学研究中的应用也非常重要。
例如，可以通过分析岩石的晶体取向和晶界信息，了解岩石的形成和演化过程，揭示地质过程和地质事件对岩石结构的影响。
4.半导体行业：在半导体行业中，EBSD技术被用于研究晶体管和集成电路中的材料结构和缺陷。
通过分析晶格取向和缺陷分布，可以评估半导体材料的质量和性能，指导半导体器件的设计和制造。
EBSD技术的优点EBSD技术相比其他材料结构表征方法具有以下优点：•非破坏性：EBSD技术可以在表面对材料进行测试，不需要对样品进行破坏性操作。
这对于珍贵样品或不可逆样品尤为重要。
•高分辨率：EBSD技术可以提供高分辨率的晶体结构信息，可以检测到微小晶界和局部取向的差异。
•定量化能力：通过对EBSD数据的分析，可以获得定量化的晶体取向、晶界角和晶格应变等信息，为材料性能和结构的研究提供数据支持。
•多功能性：EBSD技术可以与其他分析技术如能谱仪（EDS）和析出相识别（EBSD-EDS）相结合，提供更全面的样品分析能力。
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。
说明背散射电子衍射取向衬度原理
说明背散射电子衍射取向衬度原理背散射电子衍射(EBSD)概述：背散射电子衍射(EBSD)是一项在扫描电镜中获得样品结晶学信息的技术。
EBSD将显微组织和晶体学分析相结合，可用来测量晶体取向、晶界取向差、鉴别物相、以及局部晶体完整性的信息。
与金相，投射，XRD，扫描等表征手段所得数据相比，EBSD数据信息量非常丰富，而且获取的晶粒取向信息更直观。
背散射电子衍射装置(EBSD)：是扫描电子显微镜(SEM)的附件之一，它能提供如晶间取向、晶界类型、再结晶晶粒、微织构、相辨别和晶粒尺寸测量等完整的分析数据。
EBSD数据来自样品表面下10-50nm厚的区域，且EBSD样品检测时需要倾转70°，为避免表面高处区域遮挡低处的信号，所以要求EBSD样品表面“新鲜”、清洁、平整、良好的导电性、无应力等要求。
背散射电子衍射(EBSD)形成原理：电子背散射衍射仪一般安装在扫描电镜或电子探针上。
样品表面与水平面呈 70°左右。
当入射电子束进入样品后，会受到样品内原子的散射，其中有相当部分的电子因散射角大逃出样品表面，这部分电子称为背散射电子。
背散射电子在离开样品的过程中与样品某晶面族满足布拉格衍射条件 2dsinθ =λ的那部分电子会发生衍射，形成两个顶点为散射点、与该晶面族垂直的两个圆锥面，两个圆锥面与接收屏交截后形成一条亮带，即菊池带。
每条菊池带的中心线相当于发生布拉格衍射的晶面从样品上电子的散射点扩展后与接收屏的交截线，如下图所示。
一幅电子背散射衍射图称为一张电子背散射衍射花样（EBSP）。
一张EBSP 往往包含多根菊池带。
接收屏接收到的 EBSP 经 CCD 数码相机数字化后传送至计算机进行标定与计算。
值得指出的是， EBSP 来自于样品表面约几十纳米深度的一个薄层。
更深处的电子尽管也可能发生布拉格衍射，但在进一步离开样品表面的过程中可能再次被原子散射而改变运动方向，最终成为 EBSP 的背底。
ebsd技术的原理和应用
EBSD技术的原理和应用1. EBSD技术的概述EBSD（Electron Backscatter Diffraction）技术是一种基于电子背散射衍射的显微学技术，主要应用于材料科学领域。
通过分析样品上的电子背散射模式，可以获取关于材料晶体结构、晶粒取向和晶界等信息。
EBSD技术在材料研究、金属工艺和晶体学等领域都有广泛的应用。
2. EBSD技术的原理EBSD技术的原理基于电子的背散射衍射现象。
当电子束在样品表面与晶体结构相互作用时，背散射电子会根据样品的晶格结构在不同的方向上发生衍射。
通过检测这些衍射电子的角度和能量信息，可以得到关于晶体结构的信息。
EBSD技术通常使用电子衍射仪来收集衍射电子的信息。
电子束投射到样品表面后，背散射电子被一个特定的探测器所收集。
探测器会测量衍射电子的入射角度和散射角度，从而计算出样品的晶体结构和晶粒取向。
3. EBSD技术的应用EBSD技术在材料科学领域有许多应用。
下面列举了几个常见的应用领域：3.1 材料晶体学研究EBSD技术可以用于材料的晶体学研究。
通过对材料样品的不同区域进行EBSD 扫描，可以获取材料的晶粒取向和晶界信息。
这些信息对于理解材料的力学性能、相变行为和晶体生长机制等方面非常有价值。
3.2 金属工艺EBSD技术在金属工艺中有广泛的应用。
通过对金属材料的EBSD分析，可以评估材料的晶粒取向分布和晶界特征。
这对于优化金属加工工艺、改进材料强度和延展性等方面非常重要。
3.3 相变研究EBSD技术可以用于研究材料中的相变过程。
通过监测晶体结构的变化和晶界的演化，可以获得关于相变动力学和相界面迁移的信息。
这对于材料相变行为的理解和相变控制有着重要的作用。
3.4 器件失效分析EBSD技术可以用于器件失效分析。
通过对失效的器件进行EBSD扫描，可以确定晶体结构的缺陷和晶界的应变。
这对于确定器件失效的原因和改进器件设计有很大帮助。
4. 总结EBSD技术是一种基于电子背散射衍射的显微学技术，可以用于分析材料的晶体结构、晶粒取向和晶界等信息。
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（Electron BackScattered Diffraction)
EBSD
Zhengmin Li
1.电子背散射衍射系统简介
• 电子背散射衍射是一种新型的技术，可以
从扫描电镜获得试样而得到晶体的信息。 在 EBSD系统中一束固定的电子束打到一个 倾斜的晶体试样上，在荧光屏上形成衍射 图。这一图表明了试样的晶体结构。利用 这一衍射图可用于测量晶体取向，晶界微 观取向及对不同材料间相的鉴定等等。
• The symmetry of the crystal is shown in the diffraction pattern. For example,
four fold symmetry is shown around the [001] direction by four symmetrically equivalent <013> zone axes.
The nickel crystal unit cell superimposed on the diffraction pattern in the orientation which generates this pattern. The crystal planes are labelled which correspond to the (2-20) and (020) Kikuchi bands in the diffraction pattern.
Zhengmin Li
电 镜 控 制 单 元 与 接 口
电子束扫描控制 1 样品台移动控制 图像信号 图像接收单元 样品 样品台 图像探头 荧 光 屏
电 子 束
EBSP 探 头 摄 像 头 图像仪 2
电镜样品室
1. 移 动 电 子 束 或样品台； 2. 获 取 花 样 ； 3. 标 定 花 样 ； 4. 记 录 结 果 ; 5. 循 环 至 1。
Si的一幅电子背散射衍射花样
Zhengmin Li
EBSP的分辨率
• EBSP的分辨率包括空间分辨率和角度分辨率，在很大程度 • •
上取决于电子显微镜，但是不同于电子显微镜的分辨率。 EBSP的空间分辨率是EBSP能正确标定的两个花样所对应在 样品上两个点之间的最小距离。 测试时，通常以一定的步长沿一条直线扫描跨越一个晶 界，当电子束的中心正好打在晶界上时，晶界两侧的两个 晶粒的都能激发出EBSP花样，因此就有两套花样重叠在一 起。 EBSP的空间分辨率主要取决于电子显微镜的电子束束斑的 尺寸，电子束束斑的尺寸越大则空间分辨率越小，同时也 取决于标定EBSP花样的算法，因此降低加速电压、减小光 阑和电子束的速流等都可以提高EBSP的空间分辨率。
Zhengmin Li
空间点阵中的结点平面和结点直 线相当于晶体结构中的晶面和晶 向，在晶体学中分别用晶面指数 和晶向指数来表示他们的方向。
晶面指数用圆括号括起，即为
该组晶面的晶面指数，记为 （hkl）
晶向指数用方括号括起，即为
该族结点直线的晶向指数。
菊池带（红色），菊池带的交点处方 向为轴带
Zhengmin Li
Zhengmin Li
•
3.电子背散射衍射系统的组成
由于SEM中电子束的能量较低，所以产生的 EBSD信号也较弱。为了得到较强的EBSD信号， 试验时通常将试样倾转70°。在扫描电镜上还必须 安装上一个探头，用以接受EBSD信号，探头包 括一个荧光屏和一个高灵敏摄像头，摄像头通过 一个图像仪连接到计算机。
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° P
F=I
a＝b≠c；α＝β＝γ＝ 90° a=b=c； α=β=γ≠90°
Zhengmin Li
晶体取向的变化导致衍射图在不断的变化。
Zhengmin Li
一幅电子背散射衍射 花样是由许多相交的 带组成。这些带就是 菊池带。 其产生的原理和 透射电子显微镜 (TEM)中的菊池线的 产生的原理是相似 的。与TEM中菊池线 不同的是，SEM中的 EBSD信号来自表层 大约50nm的反射电 子，而不是透射电 子。
• •
样品作用后的散射电子反射形成具有不同 能量的俄歇电子、二次电子、特征X射线及 背散射电子。 其中背散射电子是由散射电子通过样品表 层晶面的衍射而形成，反映了材料内部晶 体取向信息，可以用来测定晶体的取向。 实验测定当样品表面在与入射电子束呈2θo 的夹角时，所探测到的背散射电子束强度 最高。
Zhengmin Li
Zhengmin Li
Zhengmin Li
Zhengmin Li
Zhengmin Li
Monte Carlo simulation of electron trajectories in a Si target
Zhengmin Li
• Background
Original pattern
Zhengmin Li
A diffraction pattern from nickel collected at 20 kV accelerating voltage
Zhengmin Li
晶面指数
例如，有一单斜晶系晶体 的晶面ABC在X、Y、Z轴上的 截距分别 为 3a 、 2b 、 6c 。 其 晶面指数求解过程为： X 、 Y 、 Z 三晶轴的单位分别 为a、b、c，因此其截距系数 分别为 3 、 2 、 6 ，其倒数比 为：2︰3︰1，因此其晶面指 数为（231）。
Zhengmin Li
nλ =2dsin θ
EBSD Geometry
Zhengmin Li
于电子波长短，厄瓦尔德球半径很 大，这对双曲线近似为平行线，称为菊池 线（Kikuchi line）。 平行线的中线是衍射平面在荧光屏上 的投影迹线。菊池线对晶体取向的微小改 变十分敏感。对应试样上一点处不同的面 可以获得许多对菊池线，利用三对交叉的 菊池线可以确定该点的精确取向。
三方
与本晶系 对称不 符 与本晶系 对称不 符 与本晶系 对称不
I=F 与空间格 子的条 件不符
F=P
六方
a=b≠c；α=β=90°， 与空间格子的条 件不符 γ＝120° a＝b＝c；α＝β＝γ＝
立方
Zhengmin Li
90°
• 晶体结构仅仅是在短程内是均一的，材料通常是
由许多单个的晶粒聚集而成，称为多晶。多晶材 料的尺寸范围可以从纳米到肉眼可以看到变化。 即使在单晶材料内，其晶格也不是完好的，或多 或少是有缺陷的，这对材料的性能有重要的影 响。 钢铁或铝等多晶材料通常是用于重大工程上，所 以详细的分析它们的微观结构是非常必要的。
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)
由于背散射电子是由晶面衍射而形成的，因 而可以在衍射面形成菊池线(对)的花样
Zhengmin Li
入射电子被晶体中的原子散射 时,其不同方向的散射机率并 不是各向同性的,而是存在着 通道效应现象,即对于晶体中 某一(ｈｋｌ)面来说,如果其布 拉格角为θ,则散射方向落在 上述(ｈｋｌ)晶面的±θ范围 内的几率大,而超出此范围的 几率小,当散射角等于θ时,就 会出现布拉格衍射， 产生两 个辐射圆锥，当荧光屏至于圆 锥交截处，截取一对平行线， 每一线对即菊池线，代表晶体 中一组平面。线对间距反比于 晶面间距。
3 5 电镜显示器
Index x, y φ1 Φ φ2 M AD BC …
4
计算机
图 2-2
E B S P Zhengmin Li工 作 原 理 示 意 图 技术的
（主要组成部 分）
• • • • • • •
倾斜70 °的试样 磷荧光屏 CCD 真空界面 控制SEM的电子 硬件 计算机 探头
Diagram of the principal components of an EBSD system
Zhengmin Li
晶向指数的确定
• ⑴ 通过坐标原点引一直线，使其平行于所求的晶向； • ⑵ 求出该直线上任意一点的三个坐标值； • ⑶ 将三个坐标值按比例化为最小整数，加一方括号，即为所求的晶面指
数，其一般形式[uvw]。 如：AB的晶向指数：过O作一平行直线OP, 其上任一点的坐标（110）,这样所求 AB的晶向指数即为[110]； OB：本身过原点不必作平行线，其上任一 点的坐标（111），其晶向指数[111]； OC：其上任一点C的坐标（100），其晶 相指数[100]。 同理：OD晶向指数[010],OA为[001]。 图1-6晶向指数的确定 同样 [100]代表方向相同的一组晶向, 而<100>则代表方向不同但原子排列 相同的晶向。
Zhengmin Li
2. EBSD基本原理
• EBSD技术测定取向的过程是把按一定方位
放置在SEM样品室中样品的某一点的晶体 取向信号(菊池线对)通过特定的转换形成描 述样品该点取向的Euler角(ϕ1, ϕ, ϕ2)的过 程。
Zhengmin Li
Zhengmin Li
• SEM条件下菊池线(对)的形成原理： • 在电子束入射到样品表层时，入射电子与