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电子背散射衍射 (EBSD) 技术及其应用 EBSD —— 扫描电镜附件之一 ? 安装于场发射电镜(钨 灯丝电镜、电子探针) 上的EBSD系统示意图 ? 一般来说，EBSD探头 垂至于电子束光轴和 样品台倾斜轴安装 EBSD: Electron BackScattered Diffraction (Detector) 电子背散射衍射（探测器或分析系统） EBSP： Electron BackScattered Patterns 电子背散射衍射花样（Kikuchi bands 菊池带） OIM： Orientation Imaging Microscopy 取向成像显微技术 EBSD 技术基础 EBSPs的产生条件 ? 固体材料，且具有一定的微观结构 特征—— 晶体 – 电子束下无损坏变质 – 金属、矿物、陶瓷 – 导体、半导体、绝缘体 ? 试样表面平整，无制样引入的应变 极 靴 层——10’s nm 荧光屏 ? 足够强度的束流——0.5-10nA ? 高灵敏度CCD相机 ? 样品倾斜至一定角度(~70度) CCD相机 品 样 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 硅样品晶面电子衍射菊池线示意图 高分辨EBSP - Si 20kV 研究EBSPs 的意义何在？ 这些EBSP花样包含了那些信息？ 晶体结构信息——与能谱配 合进行未知物相的鉴别 晶体取向及取向差—— 晶体 相对宏观样品的取向 菊池花样质量——反映了晶 体应变的相对差异 Phase ID by EBSD Kyanite Ilmenite Muscovite 不同晶体取向对应不同的菊池花样 (100) (100) (110) (111) 通过分析EBSP花样我们可以反过来推出电子束照射点的晶体学取向 花样质量： 定性或半定量表征样品应变的差异 EBSD band contrast map 形变Fe Al材料退火行为的研究 3 EBSD的研究范围 ? 材料表面深度 10’s nm ? EBSD的空间分辨率 －同电子束束斑大小直接相关 －FEG SEM 100nm －Tungsten SEM 500nm ?