(完整版)EBSD电子背散射衍射
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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。
• 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
'P' pattern of mica (Kikuchi, Japanese Journal of Physics, V, 2, 1928.)
目录
Contents
EBSD的由来
1954年， Alam, Blackman, Pashley. ‘High angle Kikuchi patterns.’
目录
Contents
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。
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
目录
Contents
样品表面状态对于EBSD观测的影响
目录
Contents
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.
目录
Contents
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。
Contents
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。
目录
Contents
EBSD的原理及系 统组成
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)
目录
｛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
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
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
SEM上装 配的EBSD
Nordlys Nano 及Max2——
Oxford
目目 录录
Contents
Contents
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.)
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。
目录
Contents
晶体学基础
2.1 晶体取向（差）的定义
电子背散wenku.baidu.com衍射（EBSD）
（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
镜）或者电子探针上的EBSD系统示意图
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。
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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。
• 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)
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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
'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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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。
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
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样品表面状态对于EBSD观测的影响
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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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Contents
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。
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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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Contents
EBSD的原理及系 统组成
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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
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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)
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｛001｝极图示意图
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晶体学基础
立方晶体 （001） 标准投影
图
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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
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
SEM上装 配的EBSD
Nordlys Nano 及Max2——
Oxford
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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.)
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
电子背散wenku.baidu.com衍射（EBSD）
（Electron Back Scattered Diffraction）
汇报人：
一
二
三
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五
六
七
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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
镜）或者电子探针上的EBSD系统示意图