电子背散射衍射（EBSD）：揭示材料晶体学信息的窗口

什么是电子背散射衍射（EBSD）？

电子背散射衍射（EBSD）技术在材料科学中扮演着至关重要的角色，尤其是在扫描电子显微镜（SEM）中，它为研究者提供了一种获取材料晶体学信息的有效手段。

EBSD揭示的关键信息

1. 物相鉴定：EBSD能够对每个分析点进行物相的识别和确认，这一过程基于晶体学的差异，并可结合化学信息（如能谱仪EDS提供的数据）。

2. 晶体取向：EBSD技术能够确定每个分析点晶格的三维取向，这对于揭示材料的微观结构和宏观性能之间的联系至关重要。

EBSD技术的性能指标

EBSD技术的性能受多种因素影响，包括样品制备、SEM设备、电子束参数、EBSD探测器和软件，以及样品本身的特性。以下是EBSD技术的一些性能指标：

空间分辨率：25-200 nm（常规块样EBSD），2-20 nm（TKD）。

角度精度：0.1-0.5°（基于霍夫变换的标定），0.001-0.01°（高分辨EBSD）。

角度准确度：约2°。

分析速度：可达约4500点/秒。

EBSD提供的微观组织信息

EBSD分析通常是自动化的，能够快速从样品表面由点组成的栅格区域中采集相和取向数据。

1. 相分布：EBSD经常用于绘制样品中相的分布并测量相的面积分数。典型的输出是相分布图，以及各个相对应的面积百分比。

2. 织构分析：晶体取向数据是EBSD技术最基本的输出数据，因此它是测量织构（晶体择优取向）的理想技术。EBSD速度快，并且同时提供空间分辨的信息，因此我们能确定织构在样品中的变化。

3. 晶粒特征：EBSD取向面分布图提供了晶体学取向的空间分辨信息，从中可以推导出严格的晶粒尺寸和形状。这些信息包括晶粒大小、晶粒形状/形貌、晶粒平均取向、晶粒内部取向变化和孪晶比例。

4. 晶界特性：从EBSD的取向测量结果，还可以推导出样品晶界的详细晶体学信息。这包括晶界取向差信息、晶界旋转轴、晶界迹线（晶界面完整取向可以使用3D-EBSD测量）、特殊晶界识别（例如：孪晶或重合位置点阵晶界（CSL））和完整晶界长度统计。

5. 应变分析：EBSD分析也常用于表征和定量样品中的应变。这可以通过多种方式实现，包括局部晶格取向梯度、几何必需位错（GND）密度、晶内取向偏差、晶内取向散布和小角晶界分布。

结论

EBSD技术以其独特的能力，提供了对材料微观结构的深入理解，包括物相、晶体取向、晶粒尺寸和形状、晶界特性以及应变分布。