电子背散射衍射及其应用

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电子背散射衍射技术及其在材料科学中的应用

中国体视学与图像分析　2005年　第10卷　第4期CH I N ESE JOURNAL O F S TER EOLO GY AND I M AGE ANALYS I S Vo l .10No.4D e c.2005205　收稿日期:2005-11-14基金项目:国家自然科学基金重点项目(No .50231030)作者简介:刘庆(1964-),清华大学材料系教授,博士生导师研究方向:形变、再结晶;超导材料;微区晶体结构及取向测定技术,E 2mail:qing .liu@mail .tsinghua .edu .cn文章编号:1007-1482(2005)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工程系先进材料教育部重点实验室,　北京　100084)摘　要:本文介绍了电子背散射衍射(E BS D )分析技术的基本原理、发展历史、EBS D 系统的组成、实验条件、分辨率及E BS D 数据处理方法等。

通过多个典型的实例,系统介绍E BS D 技术在材料研究领域中的应用,并就E BS D 技术与其他相关分析技术的比较进行了讨论。

关键词:EBS D;取向;织构中图分类号:TG115.23;O 722+7 文献标识码:AEBS D techn i que and its appli ca ti on s i n ma ter i a ls sc i enceL I U Q ing(Metals Research I nstitute,Depart m ent of Materials Science and Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China )Abstract:I n this paper,the basic p rinci p le of electr on back 2scattering diffracti on (E BS D )technique is intr oduced .The modern E BS D syste m ,experi m ental conditi ons,s patial res oluti on,angular res oluti on and post analysis of the data are als o described in this paper .Finally,the app licati ons of the EBS D technique in material science are discussed by using a fe w typ ical exa mp les .Key words:EBS D;orientati on;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(SE M )上的电子背散射花样(Electr on Back 2scatter 2ing 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[1-3],并已在材料微观组织结构及微织构表征中广泛应用。

电子背散射衍射技术及其应用

电子背散射衍射技术及其应用张寿禄(太原钢铁集团有限公司钢铁研究所,山西太原030003)电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD),是开始于20世纪90年代初的一项应用于扫描电子显微镜(SEM)的新技术。

此技术实现了在块状样品上观察显微组织形貌的同时进行晶体学数据的分析,改变了传统的显微组织和晶体学分析是两个分支的研究方法。

它大大地拓展了SE M的应用范围,目前已经变成了类似于X射线能谱仪(E DS)的SE M的一个标准附件。

1 EBSD的理论基础1 1 电子背散射衍射花样(EBSP)的形成电子背散射衍射花样(electron backscattered pattern),简称 EBSP 。

它实质上是菊池花样。

在SE M中,非弹性电子的弹性散射,形成菊池衍射圆锥。

对于典型的SE M工作条件(20kV),计算得布拉格衍射角约为0 5 ,则衍射圆锥的顶角接近180 ,因此如果将荧光屏直接置于样品之前使其与衍射圆锥相截成一对平行线,即菊池线。

不同晶面的衍射菊池线组成EBSP,见图1。

1 2 试验条件图2是丹麦的HKL Technology APS公司EBSD 系统的基本构成。

除了扫描电子显微镜外,EBSD系统基本由CCD相机、图像处理系统和计算机系统组成。

目前,进行EB SP的采集需要将样品高角度倾斜(70 左右),以增强背散射信号,荧光屏与高灵敏的CCD相机相连,EB SP经放大处理后显示在计算机显示器上,然后经软件进行EB SP的菊池带识别和标定。

进行EBSD试验,要求SEM的电子束是稳定的,样品应不充电,表面无严重形变的晶体。

由于EBSD系统对SE M电子束和样品台的自动控制,实现了EBSP花样的自动采集和标定,使得在短时间内可以获得大量的晶体学信息。

1 3 EBSD的测量局限目前,EBSD的测量空间分辨率一般为0 5 m (W-SEM,20kV,Al)或0 1 m(FEG-SE M,20kV, Al),角分辨率为0 5 。

EBSD及3DEBSD

• 分辨率高(空间分辨率和角分辨率能分别达到0.1μm和 0.5°); • 实现全自动采集微区取向信息,数据采集速度快; • 进行EBSD分析所需的样品制备相对于TEM样品而言大大简化; • 具有的高速(每秒钟可测定100个点)分析的特点及在样品上自动线、面分布采集数据点的特点; • 晶体取向分析功能使EBSD技术已成为一种标准的微区织构 6 分析技术。
EBSD及3D-EBSD技术特点及其在材料科学中的应用
1
EBSD技术特点及其在材料科学中的应用
1
2 3
EBSD
要点
1、技术简介 2、原理分析 3、技术特点 4、应用介绍
4
2
EBSD技术简介
电子背散射衍射(EBSD),是基于扫描电子显微镜的微观组织— 晶体学分析技术用以测量微区晶体取向。
始于20世纪80年代，是基于扫描电镜基础的一项新技术。兼备 X 射线衍射统计分析和TEM电子衍射微区分析的特点，是两者在晶体结构和晶体取向分析的补充。
3D-EBSD
4
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3D-EBSD技术简介
• 探究样品的3D信息，3D EBSD技术是通过完整描述所有晶粒，晶界，晶粒和相之间的形貌和晶体学关系以及微观织构从而提供了一种研究微观组织的新方法。
9
3D-EBSD原理分析
•
通过与装有聚焦离子束（FIB）扫描电镜结合，EBSD可
以用于3D分析技术。聚焦离子束(FIB)用来切除样品表面一层。在每一层样品表面都被切除之后，就从新鲜的表面获取了EBSD数据。如果重复这个过程，我们就可以获得感兴趣区域的3D EBSD数据。
10
3D-EBSD原理分析
3D-EBSD 分析中FIB/SEM和EBSD之间的几何关系示意图113D-EBSD技术特点

ebsd分析2篇

ebsd分析2篇篇一：电子背散射衍射在材料表征中的应用电子背散射衍射（EBSD）是一种被广泛应用于材料表征的实验技术。

该技术基于电子光学原理，通过观察材料内部结构的电子图案来得到物理参数的信息。

EBSD有许多应用领域，比如材料的微结构表征、材料的性质研究等。

EBSD常用于材料微结构分析。

它能提供材料的晶体学信息、晶格排列和物相构成等信息。

通过分析这些信息，我们可以得到目标材料的组成、微观结构和应变状态等方面的详细信息。

举例来说，EBSD可用于研究金属材料的晶粒尺寸、位置、取向、拓扑结构以及缺陷等。

这些信息可以帮助科学家理解金属的硬度、塑性、磁性以及化学性质等。

EBSD在材料微结构分析中的应用相关论文已经非常丰富。

除了微结构分析，EBSD还能够应用于材料性能研究之中。

如果我们将EBSD与其他测量技术配合使用，可以得到材料的更详细性能信息。

例如，EBSD和X射线衍射技术一起使用，可以精确测量材料的显微应变和晶格度数。

这些数据非常有用，可以揭示材料的应力、强度、断裂韧性等性能。

总之，EBSD是一种多功能、可靠性强的材料表征技术。

它在材料科学及其它相关领域中具有很大的应用前景。

篇二：电子背散射衍射技术在半导体晶体表征中的应用电子背散射衍射（EBSD）技术在半导体晶体表征中发挥了重要作用。

在这种应用中，EBSD可以测量半导体的微观结构、晶格取向和异质结构等方面的信息，从而帮助研究者更好地理解材料在器件应用中的行为特征。

本文将探讨EBSD在半导体晶体表征中的应用。

EBSD在半导体晶体表征中的应用有许多方面，比如半导体衬底的取向和微观结构、半导体材料的尺寸和形状以及半导体晶体缺陷和纯度等等。

其应用范围非常广泛。

EBSD技术在半导体晶体表征中的一个重要应用是测量衬底取向和微观结构。

这是非常重要的，因为衬底结构直接影响到生长于上面的半导体薄膜的微观结构和性质。

通过EBSD技术，我们可以得到衬底晶体在每个方向上的取向，以及其中的微观结构信息。

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。

背散射电子衍射EBSD

能量很高，有相当部分接近入射电子能量 E 0 ，在试样中产生的范围大，像的分辨率低。
背散射电子衍射原理

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。
背散射电子衍射EBSD
背散射电子

当电子束照射样品时，入射电子在样品内遭到衍射时，会改变方向，甚至损失一部分能量（在非弹性散射的情况下）。在这种弹性和非弹性散射的过程中，有些入射电子累积散射角超过90度，并将重新从样品表面逸出。那么背散射电子就是由样品反射出来的初次电子
背散射电子特点
衍射花样

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。
单晶硅的EBSD
EBSD系统组成

一台扫描电子显微镜 EBSD系统 CCD摄像仪花样平均化和扣除背底的图象处理系统
总结
EBSD是可以做快速而准确的晶体取向测量的强有力的分析工具。EBSD的主要应用是取向和取向差异的测量、微织构分析、相鉴定、应变和真实晶粒尺寸的测量。
电子背散射衍射（EBSD）的应用

ห้องสมุดไป่ตู้

织构和取向差分析晶粒尺寸及形状分布分析晶界、亚晶及孪晶界性质分析应变和再结晶的分析相签定及相比计算
EBSD与其他衍射技术的比较

X射线衍射，中子衍射不能进行点衍射分析电子通道花样（SAC）已被EBSD取代透射电子显微镜（TEM）中的微衍射（MD）需要严格的样品制备，且不可能进行自动快速测量。

19.1 EBSD(电子背散射衍射)介绍

电子背散射衍射（EBSD）
EBSD（电子背散射衍射）技术主要用于快速获取晶体材料的晶体学信息，可对材料进行织构和晶粒间取向差分析，晶粒尺寸及形状分布分析，晶界、亚晶及孪晶分析，应变和再结晶的分析，以及相鉴定和相含量计算等，解决材料在结晶、薄膜制备、半导体器件、形变、再结晶、相变、断裂、腐蚀等过程中的问题。

国家有色金属及电子材料分析测试中心，在JSM-7001F型场发射扫描电镜上配备了EDAX公司的EBSD装置，与安装在普通钨灯丝的EBSD装置相比，具有光源强，采集速度快，菊池线质量高等优点。

通过该公司最新的TSL OIM Data-Collection 5 软件，可对采集数据进行各种解析。

实验室对铝合金、镁合金、钛合金等材料有丰富的制样及EBSD数据分析经验。

国家有色金属及电子材料分析测试中心，是中国权威的第三方金属检测机构，实验室通过ISO 17025国家实验室认可(CNAS)，中国计量认证(CMA)，国际航空材料认证（NADCAP），为客户提供科学的产品检测、评价方案，满足进出口及工程检测等各种需求。

电子背散射衍射及其应用

2011年春季学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目:电子显微镜分析技能训练学生所在院（系）:材料学院学生所在学科:材料加工工程学生姓名:王浩学号:10S009104学生类别:硕士考核结果阅卷人1.前言电子背散射衍射(EBSD)的历史应追朔至1928年Kikuchi在透射电镜中观察到的条带状衍射花样，即菊池线，不过这种菊池线是透射电子形成的。

直到1954年，Alam，Blackman 和Pashley同样利用透射电镜，用胶片记录了解理LiF，KI，NaCl，PbS2晶体的大角度菊池花样，这是第一次严格意义上的电子背散射衍射。

1973年，Venables和Harland在扫描电镜上用电子背散射衍射花样对材料进行晶体学研究，开辟了EBSD在材料科学方面的应用。

20世纪80年代后期，Dingley使用荧光屏和电视相机接收与采集电子背散射衍射花样。

20世纪90年代，实现了花样的自动标定。

随着数码相机、计算机和软件的快速发展，现在的商品EBSD实现了从花样的接收、采集到标定完全自动化。

每秒能获得多于100帧的菊池花样及标定结果，广泛用于地质、微电子学、材料科学等方面。

2.EBSD的工作原理2.1 电子背散射衍射(EBSD)花样在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。

从晶面上产生的衍射组成“衍射花样”，可被着成是一张晶体中晶面间的角度关系图。

图1是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。

2.2 EBSD系统组成系统设备的基木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摄像仪和一套用来花样平均化和扣除背底的图象处理系统。

岩石电子背散射衍射(EBSD)组构分析及应用

ＬｕＪＬＣｏＳＹ，ｏ，ｏｇＺＪＥＳｎｌｓｆｏｋｆｂｉｎｓｐｆａｏ．ｅｌｉｌｕｌｉｏｈｎ，０８ｉ，ａＺｕＹＸＳｎ．ＢＤａａｙｉｏｃｒｃａｄｉｐｃｆｎＧｏｇｃｌｔｆＣｉ２０，ｓｒａｓｔａｉｉｏａＢｅｎａ
技术的基本原理、系统构成、品制备和工作程序。绍了石英组构测量，细粒物质（角砾岩）样介极微的组构特点，轴晶矿物（二角闪
石）的组构、变形机制和金属硫化物组构分析的应用实例，于应用ＥＤ系统开展研究存在的一些问题进行了讨论。对ＢＳ关键词：电子背散射衍射（ＢＳ；ＥＤ）显微构造；构；岩矿物；化物组造硫中图分类号：３３Ｐ１文献标志码：Ａ文章编号：６１２５（０８）０６８０１７ — ５２２０１ —１３ — ８
２（Ｏ：６８１４７１）ｌ３ — ６５
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｌｃｒｎｂｃｓａｔｒｄｄｆａｔｎ（ＢＤ）ｔｃｎｑｅｉａｂａｄｅｔｃｎｑｅｏｂｃａａｓｎｍｏｅｓｕｔｒｌｅｅｅｔａｋｃｔｅｉｒｃｉｏｅｏＥＳｅｈｉｕｓｒｎ —ｎｗｅｈｕｆｆｒｎｌｉｉｄｍｔｃｕａｉａｉｙｓｒ
摘要：电子背散射衍射（ＢＤ）术是现代构造地质学与显微构造分析领域一项崭新的技术，ＥＳ技它与现代高分辨率扫描电子显微

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

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

微观结构演化
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

电子背散射衍射分析技术及其在材料分析中的应用1引言20世纪90年代以来，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[1-3]，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 Back-scattered Diffraction，简称EBSD）或取向成像显微技术（Orientation Imaging Microscopy，简称OIM）[4]。

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0.02μm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了基础，因此已成为材料研究中一种有效的分析手段[5]。

EBSD 技术已经广泛应用于材料研究领域，主要包括测定晶体取向、织构、取向关系、应变分布、晶格常数、物相鉴定及晶界性质研究等方面。

2电子背散射衍射分析技术的基本原理2.1EBSD技术的基本原理通常电子背散射衍射系统配备在扫描电子显微镜中，样品表面与水平面呈70°左右。

由电子光学系统产生的电子束入射到样品内，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（d为平行原子平面的间距，λ 为入射波波长，θ为入射束与晶面之夹角）的那部分电子会发生衍射，形成两个呈对称分布的衍射圆锥。

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。

电子背散射衍射技术在材料科学研究中的应用

现代制造工程2010年第7期试验研究电子背散射衍射技术在材料科学研究中的应用*何立晖1，聂小武2，张洪2，邓健平2，何燕2，孔克文2（1哈尔滨师范大学文理学院计算机系，哈尔滨150301；2湖南铁路科技职业技术学院机械工程系，株洲412000）摘要：介绍电子背散射衍射（EBSD）的工作原理、衍射花样包含的物理意义，通过典型实例，系统论述EBSD技术在材料研究领域中的应用，主要包括测定晶体取向、织构、取向关系、应变分布、晶格常数、物相鉴定及晶界性质研究等方面。

关键词：电子背散射衍射；材料科学；分析技术中图分类号：TG115.23；O722+7文献标识码：A文章编号：1671—3133（2010）07—0010—04The applications of electron back-scatteringdiffraction in materials science researchHE Li-hui1，NIE Xiao-wu2，ZHANG Hong2，DENG Jian-ping2，HE Yan2，KONG Ke-wen2（1Department of Computer Science，College of Arts and Sciences，Harbin NormalUniversity，Haerbin150301，China；2Department of Mechanical Engineering，HunanVocational College of Railway Technology，Zhuzhou412000，Hunan，China）Abstract：The basic principle of Electron Back-Scattering Diffraction（EBSD）technique and electron back-scattered diffraction pattern are introduced．The applications of the EBSD technique in materials science research are discussed by using a few typical examples，such as the determination of crystal orientation，texture，crystallographic orientation relationship，stress distribution，lat-tice parameters，phase identification and boundary nature study．Key words：electron back-scattering diffraction；materials science；analysis technique0引言电子背散射衍射（Electron Back-Scattering Diffrac-tion，EBSD）技术也叫做取向成像显微技术［1］（Orienta-tion Imaging Microscopy，OIM），是通过在一般扫描电镜或电子探针上安装电子背散射衍射探测器、计算机控制与数据处理系统后，对块状样品上亚微米级显微组织进行结晶学分析，从而获悉大量有关晶体取向的空间分布信息，实现了在观察组织形貌的同时进行晶体学数据的分析，用以研究材料的基本性能及特征，如织构、晶粒尺寸、相分布及鉴别、晶界、变形及应变等。

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。

电子背散射衍射

电子背散射衍射以《电子背散射衍射》为标题，写一篇3000字的中文文章电子背散射衍射（Electron Backscatter Diffraction，简称EBSD）是一种特殊的衍射技术，属于新一代的材料表征技术，它可以准确地表征金属、合金和非金属的组织结构及组织演变。

电子背散射衍射技术现已发展成为研究物质结构演变历史，研究中度热和强度影响等的重要工具。

电子背散射衍射技术可以用来检测物质中原子排列的精确结构，这大大扩展了材料表征的应用范围。

它可以用来研究物质化学成分、结构、纹理、晶粒形状和尺寸、变形状态、晶体表面活性能等，也可以对材料的热力学特性、热处理历史、微观结构演变、强度模型和材料性能进行精确研究。

电子背散射衍射技术以通常使用的高能电子装置为主要手段，通过背散射技术，可以实现微尺度表征。

由于具有良好的分辨率，电子背散射可以清晰地观察到金属和非金属材料的强度、密度等微观结构，甚至可以感知到金属纹理的强度和变形模式的演变等。

电子背散射衍射技术的优势在于，它可以在一次测量中得到材料的实际结构特征，这使得测量更加准确、快捷、稳定。

电子背散射衍射技术可以用来检测材料的微观和宏观结构，并可以观察材料的性质变化和变形模式，为材料的研究和应用提供重要的信息。

电子背散射衍射技术不仅可用于物质的组织结构表征和研究，还可以实施材料本身的性能研究，包括热处理、晶面活性能等。

电子背散射衍射技术可以提供材料表征的有力数据，同时可以对于材料表征过程进行监控，进而实现多维尺度物质表征和研究，为材料的进一步开发提供重要的科学依据。

电子背散射衍射技术是一种新兴的衍射技术，它可以为材料的表征和研究提供强有力的支持，未来它将在多个领域发挥重要作用，而对于材料研究人员和工业应用者而言都将是一项重大突破。

总之，电子背散射衍射技术作为一种新兴技术，在现代材料表征和研究中扮演着重要的角色，它可以准确提取材料的微观信息，在材料的开发应用和组织演变研究中具有重要的意义。

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。

《材料科学研究与测试方法》课程教学课件—11电子背散射衍射及其应用

CSp)
晶体直角坐标系的建立
EBSD的分辨率及其影响因素
即使是场发射枪扫描电镜，EBSD的空间分辨率也局限于 10 nm，角分辨率精度约为1°
由于样品处于倾转状态，电子束在样品表面的作用区并不对称，造成电子束在水平方向和垂直方向的分辨率有明显差异
影响EBSD分辨率的因素有：材料样品几何位置加速电压电子束流衍射花样清晰度
用离子枪轰击倾斜样品表面，去除变形层。具体材料、离子枪电流、电压等参数均可能影响制样效率。
EBSD应用：取向衬度成像
电沉积纳米孪晶铜的EBSD取向衬度图像
EBSD应用：织构分析
散点图形式（极图、反极图）取向密度分布
EBSD应用：晶粒取向差及晶界特性分析
EBSD应用：物相鉴定
不同物相具有不同的晶体结构，对应的EBSD花样也必然存在一定的差异。通过菊池衍射花样特征的分析，可以确定具体的物相。
品室外的部分
倾转样品和EBSD探头三者的几何位置
EBSD衍射谱的标定：Hough变换
EBSD衍射谱的标定：自动识别菊池带
EBSD衍射谱的标定：标定菊池带
EBSD衍射谱的标定：标定菊池带
② 确定晶面指数
晶体取向的确定
EBSD晶体取向确定时涉及的3个宏观坐标系 (样品坐标系CSs；显微镜坐标系CSm；衍射谱坐标系
EBSD应用：晶格缺陷分析
晶格缺陷密度显著影响电子背散射衍射谱的质量和菊池带的清晰度。菊池带的清晰度随晶格缺陷密度增大而降低。
316L不锈钢再结晶体积分数
第11章电子背散射衍射及其应用
菊池衍射原理（回顾）
非弹性散射；布拉格衍射条件
衍射锥 -> 菊池线菊SD）
为了缩短电子运动路径，让更多的背散射电子参与衍射而获得更强的衍射信号，需要将样品倾转至70°左右