电子背散射衍射分析技术

图14-5 样品坐标系和晶体坐标系各轴相互间的位置关系
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
样品坐标系和晶体坐标系各轴间的关系可用夹角余弦表 示。由此可以构建一个方向余弦矩阵 g
cos1 g cos2
cos3
cos 1 cos 2 cos 3
cos1 cos2 cos3
(14-1)
[001]
晶粒 A
[010] O
[100]
晶粒 B
图14-4 重合位置点阵构造示意图
第二节 电子背散射衍射技术相关晶体学基础
二、相界面 结构或成分不同的两间的界面称为相界面。 相界面可分
为三种类型 1) 共格相界 界面上的原子同时位于两相晶格点阵的结点上，
此时界面两侧的两相存在取向关系； 界面附近常伴有晶格 畸变。合金脱溶分解初期形成的新相， 或两相点阵常数相 近，或晶体结构相同时，往往具有共格界面 2) 非共格相界 完全没有共格关系的界面。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
第二篇 材料电子显微分析
第八章 电子光学基础 第九章 透射电子显微镜 第十章 电子衍射 第十一章 晶体薄膜衍衬成像分析 第十二章 高分辨透射电子显微术 第十三章 扫描电子显微镜 第十四章 电子背散射衍射分析技术 第十五章 电子探针显微分析 第十六章 其他显微结构分析方法
第十四章 电子背散射衍射分析技术
四、晶体取向数字表示方法及换算 晶体取向数字表示方法主要包括，指数、矩阵、欧拉角
和轴角对 1) 指数法 用(hkl)[uvw]表示， 即晶体中(hkl)晶面平行于板材
轧面，[uvw]方向平行于轧向 2) 矩阵法 用取向矩阵表示，如式(14-1)，即晶体的坐标系与
式中，1, 2和 3 分别是样品坐标系RD与晶体坐标系[100]， [010]和[001]间夹角；1, 2和 3是TD与[100]，[010]和[001] 间夹角； 1, 2和3是ND与[100]，[010]和[001]间夹角
该矩阵为正交矩阵，其中有3个分量是独立的， 只需3个独立
分量即可确定晶体取向。但用此方法反映晶体取向比较复杂
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
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
其中包括倾斜晶界、扭转晶界和重合晶界等，分见图14-1、
图14-2和图14-3
晶粒 A
晶粒 B
θ [010] Φ
Φ-θ/2
θ/2
晶粒 A 晶粒 B
图14-1 对称倾斜晶界示意图
Φ+θ/2 [100]
图14-2 不对称倾斜晶界示意图
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 指相邻晶粒位向差小于10的晶界，一般 2
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 用样品坐标系和 晶体坐标系各轴间的夹角表示晶体取向
比较繁琐，且不够清晰。 为此可利用晶体旋转角度构建晶体 取向特征 旋转表示法用欧拉角描述晶体取向，欧拉角用3个独立的旋转
角度1、 和2 表示
初始位置，晶体的[100]、[010]和[001]分别与样品坐标系RD、
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
电子背散射衍射技术已成为研究材料形变、 回复和再结晶 过程的有效分析手段，特别是在微区织构分析方面的应用
第一节 概 述
EBSD的发展大致经历以下几个阶段：
1928年，日本学者Kikuchi在透射电镜中，首次发现了带状 电子衍射花样，并对此衍射现象进行解释， 故称这种线条 花样为菊池花样
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
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，
ND [001]
[100] ω1 χ1 ψ1
RD
TD [010]
TD和ND重合； 晶体旋转过程为， 首先晶体绕[001]旋转1， 再绕[100]旋转，最后绕[001]旋转2。这3个角度即欧拉角
具体的旋转操作如图14-6所示
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 图14-6 所示为晶体绕晶轴旋转的欧拉角
ND (a)
[001]
ND (b)
[001] φ1
O [100] RD
[010] TD
[010]
O
φ1
TD
φ1
[100]
RD
ND
ND
(c) [001]
(d)
[001]
[010]
Φ
[010]
φ2 Φ
φ2
O
Φφ1
φ1
TD
O
Φφ1
TD
φ1 φ2 [100]
Φ [100]
RD
RD
图14-6 用以描述晶体旋转的欧拉角
第二节 电子背散射衍射技术相关晶体学基础
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标定速度的大幅提升，加快了EBSD的 发展和推广
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 指相邻晶粒位向差小于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，分见图14-1、 图14-2和图14-3
θ 晶粒 A
晶粒 B
图14-3 扭转晶界构造示意图
第二节 电子背散射衍射技度晶界 指相邻晶粒的取向差大于10的晶界
常见模型有，皂泡模型、过冷液体模型、 小岛模型和重合 位置点阵模型，重合位置点阵模型见图14-4、