EBSD的工作原理 結構及操作

2022-08-30 19:45:05 字數 2542 閱讀 5485

現代ebsd系統和能譜edx探頭可同時安裝在sem上,這樣,在快速得到樣品取向資訊的同時,可以進行成分分析。

3. ebsd的應用

掃瞄電子顯微鏡中電子背散射衍射技術已廣泛地成為金屬學家、陶瓷學家和地質學家分析顯微結構及織構的強有力的工具。ebsd系統中自動花樣分析技術的發展,加上顯微鏡電子束和樣品臺的自動控制使得試樣表面的線或面掃瞄能夠迅速自動地完成,從採集到的資料可繪製取向成像圖oim、極圖和反極圖,還可計算取向(差)分布函式,這樣在很短的時間內就能獲得關於樣品的大量的晶體學資訊,如:織構和取向差分析;晶粒尺寸及形狀分布分析;晶界、亞晶及孿晶界性質分析;應變和再結晶的分析;相簽定及相比計算等,ebsd對很多材料都有多方面的應用也就是源於ebsp所包含的這些資訊。

3.1織構及取向差分析

ebsd不僅能測量各取向在樣品中所佔的比例,還能知道這些取向在顯微組織中的分布,這是織構分析的全新方法。既然ebsd可以進行微織構,那麼就可以進行織構梯度的分析,在進行多個區域的微織構分析後巨集觀織構也就獲得了。ebsd可應用於取向關係測量的範例有:

推斷第二相和基體間的取向關係、穿晶裂紋的結晶學分析、單晶體的完整性、微電子內連使用期間的可靠性、斷口面的結晶學、高溫超導體沿結晶方向的氧擴散、形變研究、薄膜材料晶粒生長方向測量。

ebsd測量的是樣品中每一點的取向,那麼不同點或不同區域的取向差異也就可以獲得,從而可以研究晶界或相界等介面。

3.2 晶粒尺寸及形狀的分析

傳統的晶粒尺寸測量依賴於顯微組織圖象中晶界的觀察。自從ebsd出現以來,並非所有晶界都能被常規浸蝕方法顯現這一事實已變得很清楚,特別是那些被稱為「特殊」的晶界,如孿晶和小角晶界。因為其複雜性,嚴重孿晶顯微組織的晶粒尺寸測量就變得十分困難。

由於晶粒主要被定義為均勻結晶學取向的單元,ebsd是作為晶粒尺寸測量的理想工具。最簡單的方法是進行橫穿試樣的線掃瞄,同時觀察花樣的變化。

3.3 晶界、亞晶及孿晶性質的分析

在得到ebsd整個掃瞄區域相鄰兩點之間的取向差資訊後,可進行研究的介面有晶界、亞晶、相界、孿晶界、特殊介面(重合位置點陣csl等)。

3.4 相鑑定及相比計算

就目前來說,相鑑定是指根據固體的晶體結構來對其物理上的區別進行分類。ebsd發展成為進行相鑑定的工具,其應用還不如取向關係測量那樣廣泛,但是應用於這方面的技術潛力很大,特別是與化學分析相結合。已經用ebsd鑑定了某些礦物和一些複雜相。

ebsd最有用的就是區分化學成分相似的相,如,在掃瞄電子顯微鏡中很難在能譜成分分析的基礎上區別某元素的氧化物或碳化物或氮化物,但是,這些相的晶體學關係經常能毫無疑問地區分開。m7c3和m3c相(m大多是鉻)已被從二者共存的合金中鑑別出來,因為它們分別屬於六方晶系和四方晶系,這樣它們的電子背散射衍射花樣(ebsp)就完全不同。類似地,已用ebsd區分了赤鐵礦、磁鐵礦和方鐵礦。

最後乙個例子,也許是用ebsd進行相鑑定的最簡單的應用之一,就是直接區別鐵的體心立方和麵心立方,這在實踐中也經常用到,而且用元素的化學分析方法是無法辦到的,如鋼中的鐵素體和奧氏體。而且在相鑑定和取向成像圖繪製的基礎上,很容易地進行多相材料中相百分含量的計算。

3.5 應變測量

存在於材料中的應變影響其抗拉強度或韌性等效能,進而影響零件的使用效能。衍射花樣中菊池線的模糊證明晶格內存在塑性應變。因此從花樣質量可直觀地定性評估晶格內存在的塑性應變。

用ebsd進行應變測量的一些例子如下:

1)在部分再結晶的顯微組織中辨別有無應變晶粒;

2)隕石中的固溶誘導應變;

3)測定鍺離子束注入矽中產生的損傷。

4. ebsd與其他衍射技術的比較

對材料晶體結構及晶粒取向的傳統研究方法主要有兩個方面:一是利用x光衍射或中子衍射測定巨集觀材料中的晶體結構及巨集觀取向的統計分析;二是利用透射電鏡中的電子衍射及高分辨成象技術對微區晶體結構及取向進行研究。前者雖然可以獲得材料晶體結構及取向的巨集觀統計資訊,但不能將晶體結構及取向資訊與微觀組織形貌相對應,也無從知道多相材料和多晶材料中不同相及不同晶粒取向在巨集觀材料中的分布狀況。

ebsd恰恰是進行微織構分析、微取向和晶粒取向分布測量,可以將晶體結構及取向資訊與微觀組織形貌相對應。,無法與材料製備加工工藝及效能相直接聯絡。

x射線衍射或中子衍射不能進行點衍射分析。除了ebsd外,還有其他的點分析技術,主要有sem中的電子通道花樣(sac)和透射電子顯微鏡(tem)中的微衍射(md),一般認為ebsd已經取代sac,而tem中的微衍射(md)需要嚴格的樣品製備,且不可能進行自動快速測量。

定位的相鑑定早已成為tem的工作,但其樣品製備經常是不方便的,甚至是不可能的,因此ebsd成為極有吸引力的選擇。

因此,ebsd是x射線衍射和透射電子顯微鏡進行取向和相分析的補充,而且它還有其獨特的地方(微區、快速等)。

5. 總結

歸納起來,ebsd技術具有以下四個方面的特點:(1)對晶體結構分析的精度已使ebsd技術成為一種繼x光衍射和電子衍射後的一種微區物相鑑定新方法;(2)晶體取向分析功能使ebsd技術已逐漸成為一種標準的微區織構分析技術新方法;(3)ebsd方法所具有的高速(每秒鐘可測定100個點)分析的特點及在樣品上自動線、(或中子衍射)對大面積樣品區域進行統計分析的特點。(4)ebsd樣品製備也是相對簡單。

因此,裝有ebsd系統和能譜儀的掃瞄電子顯微鏡就可以將顯微形貌、顯微成分和顯微取向三者集於一體,這大大方便了材料科學工作者的研究工作。

電冰箱的結構及工作原理

第2章電冰箱的組成及工作原理 2.1 電冰箱的結構組成 電冰箱的種類很多,按不同分類方式可以得出不同的種類。按製冷方式來分類,可以分為氣體壓縮式 吸收製冷式 半導體製冷式 太陽能製冷式 電磁振動製冷式 輻射製冷式等種類 按冷卻方式分類可分為直冷式 間冷式 混冷式三種 按溫度控制方式分類可以分為機械控...

壓力罐的結構及工作原理

此內容被瀏覽 151 次新增日期 2011 3 30 10 25 09 壓力罐的結構及工作原理壓力罐主要由氣門蓋 充氣口 氣囊 碳鋼罐體 法蘭盤組成,當其連線到水系統上時,主要起乙個蓄能器的作用,當系統水壓力大於膨脹罐碳鋼罐體於氣囊之間的氮氣壓力時,系統水會在系統壓力的作用下擠入膨脹罐氣囊內,這樣一...

離心風機的工作原理及結構

離心風機的構造如圖所示。它的主要部件是機殼 葉輪 機軸 吸氣口 排氣口。葉輪在旋轉時產生離心力,將空氣從葉輪中甩出,匯集在機殼中,壓力高,從出風口排出。葉輪中的空氣被排出後,形成了負壓,抽吸著外界氣體向風機內補充。葉輪上葉片的型式對通風機的效能影響很大,在葉片的端頭處旋轉的軌跡上向前方做一切線,再從...