背散射电子衍射EBSD
ebsd测大小角度晶界原理
ebsd测大小角度晶界原理
EBSD（电子背散射衍射）是一种材料表征技术，它利用电子束
与晶体表面相互作用时产生的背散射衍射图样来获取关于晶体结构、晶界取向和晶粒取向的信息。
通过分析这些信息，可以测量晶界的
大小和角度。
在EBSD测量中，首先需要将样品表面抛光，以确保获得清晰的
电子背散射衍射图样。
然后使用电子束照射样品表面，观察并记录
背散射衍射图样。
这些图样包含了关于晶粒取向和晶界取向的信息。
通过分析这些图样，可以确定晶界的位置、取向和长度。
晶界
的大小可以通过测量晶界的长度来确定，而晶界的角度可以通过比
较相邻晶粒的取向来计算。
EBSD测量晶界大小和角度的原理基于晶体学原理和电子衍射的
物理原理。
晶界是相邻晶粒之间的界面，通过分析不同晶粒的取向，可以确定晶界的角度。
同时，晶界的长度可以通过测量相邻晶粒之
间的距离来确定。
总的来说，EBSD测量晶界大小和角度的原理是基于电子背散射
衍射图样中包含的晶体结构信息，通过分析这些信息来确定晶界的位置、大小和角度。
这项技术在材料科学和工程领域中具有重要的应用，可以帮助研究人员深入了解材料的微观结构和性能。
第14章电子背散射衍射-EBSD
(14-3)
令g1= g2，可得米勒指数与欧拉角的互换公式
Φ arccosl
k 2 arccos 2 2 h k
(14-5)
(14-6)
(14-7)
16
1 arcsin
w 2 2 h k
第二节 电子背散射衍射技术相关晶体学基础
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。
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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。
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第一节 概 述
EBSD的发展经历： 1928年，日本学者Kikuchi在TEM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，称此为菊池花样。 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
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标定速度大幅提升，加快了EBSD的发 展和推广。
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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。
EBSD的工作原理结构及操作
EBSD的工作原理结构及操作EBSD全称为电子背散射衍射（Electron BackscatterDiffraction），是一种通过分析电子背散射衍射模式来获取材料晶体结构信息的技术。
它有效地结合了电子显微镜和X射线衍射的优点，具有高分辨率、低损伤、大尺寸范围和材料相组成信息等特点。
EBSD的工作原理基于电子束的相互作用和散射行为。
当电子束照射到材料表面时，一部分电子通过弹性散射返回到探测器上，形成背散射衍射图样。
这些电子经历了物理、电子和磁场散射，产生了衍射纹样。
EBSD通过分析和解释这些衍射图样，可以获取材料的晶体结构信息和晶体取向。
EBSD的结构主要包括电子显微镜、电子束激发系统、电子背散射检测系统和计算机数据处理系统。
电子显微镜是EBSD系统的主要部件，它提供高分辨率的成像功能和电子束对材料表面的激发。
电子束激发系统产生高能量的电子束并控制其扫描方向和扫描速度。
电子背散射检测系统用于收集和记录背散射衍射图样，它一般包括光学显微镜、背散射探测器和互动器。
计算机数据处理系统对采集到的衍射图样进行处理、解析和分析，得到所需的晶体结构和取向信息。
EBSD的操作步骤一般包括样品制备、样品放置和显微镜调整、样品扫描和收集衍射图样、数据处理和分析。
在样品制备方面，需要把材料切割成薄片、抛光并清洁表面。
将样品放入电子显微镜的样品台上，并调整显微镜的对焦、放大倍数、对比度等参数，以获得清晰的图像。
接下来，在适当的电子束参数下，对样品进行扫描，收集并记录背散射衍射图样。
最后，利用计算机软件对收集到的图样进行处理和分析，提取出材料的晶体结构信息和取向数据。
EBSD广泛应用于材料科学、凝聚态物理、地质学、金属学等领域。
在材料科学中，EBSD可以用于研究材料的微观结构、晶粒取向、晶体成长等问题。
在地质学中，EBSD用于分析和解释岩石、矿物的晶体结构和成因。
在金属学中，EBSD可以用于评估金属的晶体取向、应力状态和组织演变等。
对EBSD的理解及应用
对EBSD的理解及应用EBSD是电子背散射衍射技术（Electron Backscatter Diffraction）的缩写，是一种常用于材料科学和工程领域的表征方法。
其原理是利用电子束经过材料后，被背散射散射回来的电子与入射电子发生衍射现象，通过测量衍射图样的形态和强度来获取材料的晶体结构、取向以及晶界等信息。
EBSD的应用领域广泛，例如:1. 材料学研究：EBSD可以用来研究材料的晶体结构、晶体取向以及晶体缺陷等信息，从而增加对材料的认识。
例如，可以用EBSD来研究合金材料的晶粒取向与机械性能之间的关系，优化材料的制备工艺。
2. 金属学研究：EBSD可用于研究金属材料的晶体取向与力学行为之间的关系。
通过观察材料中晶体的取向分布，可以了解材料的力学性能、塑性变形机制等。
此外，还可以用EBSD分析区域选区电子衍射（Selected Area Electron Diffraction）数据，对金属晶体的三维取向进行建模和姿态分析。
3. 薄膜和界面研究：EBSD在研究薄膜和界面的晶体结构、晶界取向和位错密度等方面具有广泛的应用。
通过EBSD可以获得薄膜/基底的晶体取向分布、晶界的取向关系等信息，进一步了解薄膜的生长机制和界面的结构演化。
4. 小晶粒材料研究：对于小晶粒材料，传统的衍射方法往往由于粒子尺寸太小而无法获取充分的衍射信息。
而EBSD则可以通过对大量小尺寸晶体的衍射数据进行统计，还原出材料的晶体结构和取向信息。
这对于研究纳米材料、纳米晶、亚微米晶等具有重要意义。
5. 力学性能研究：EBSD可以用来研究材料的力学性能，如塑性变形、屈服行为和断裂特性等。
通过EBSD可以获得材料中晶体取向的信息，从而解析材料的力学行为与晶体结构之间的关系。
除了上述应用领域外，EBSD在材料科学与工程的其他领域也有广泛的应用，例如焊接等工艺的优化、热处理过程的研究、高温合金的应力分析等。
总结起来，EBSD是一种非常强大的材料表征方法，可以通过分析衍射图样的形态和强度，获得材料的晶体结构、晶体取向、位错密度等信息。
ebsd测试原理
ebsd测试原理
EBSD测试是一种用于材料微观结构分析的技术，可以通过对材料表面进行电子背散射衍射来获取样品的晶体学信息。
EBSD测试原理基于电子与晶体中原子的相互作用，可以通过样品表面反射出来的电子图案来确定晶体结构和晶向。
在EBSD测试中，使用高能电子束照射样品表面，使得电子与样品原子相互作用。
这些反射和散射的电子被收集并转换成数字信号，然后进行计算机处理。
通过对这些数字信号进行分析和比较，可以确定晶体结构、取向、形貌等信息。
EBSD测试可以用于各种材料的分析，包括金属、陶瓷、半导体等。
它在材料科学研究和工业生产中具有广泛应用。
例如，在金属加工中，EBSD测试可以帮助确定金属晶粒方向和取向分布，进而优化加工参数和提高产品质量。
除了上述应用外，EBSD测试还可以用于纳米材料、薄膜等微观结构的分析。
它具有高精度、高分辨率、非破坏性等优点，在现代材料科学研究中得到广泛应用。
总的来说，EBSD测试原理基于电子与晶体中原子的相互作用，通过对
样品表面反射出来的电子图案进行分析和比较，可以确定材料的晶体学信息。
它是一种重要的材料分析技术，在材料科学研究和工业生产中具有广泛应用。
ebsd操作手册
EBSD（电子背散射衍射）是一种在材料科学中常用的技术，用于研究材料的晶体结构和晶体取向。
以下是EBSD操作手册的简要概述：1. 样品准备：EBSD测试需要样品为块状，且表面平整、干净。
如果需要进行EBSD测试，请确保您的样品满足这些要求。
2. 安装EBSD探头：将EBSD探头安装在扫描电镜（SEM）上，确保探头安装牢固，不会出现晃动或移位的情况。
3. 校准：在进行EBSD测试前，需要进行校准。
校准步骤包括调整探头的角度和位置，以确保测试结果的准确性和可靠性。
4. 扫描方式：EBSD测试可以通过不同的扫描方式进行，例如扫描速度、扫描步长等。
选择合适的扫描方式可以提高测试结果的准确性和可靠性。
5. 数据采集：在扫描过程中，数据将被自动采集并存储在计算机中。
确保在测试过程中保持稳定的电压和电流，以避免数据失真或误差。
6. 数据处理：采集到的数据需要进行进一步的处理和分析，例如取向映射、晶体取向分布等。
使用适当的软件进行数据处理可以提高测试结果的可视化和可解释性。
7. 结果解读：通过对测试结果的分析，可以得出材料的晶体取向、晶体结构等信息。
这些信息有助于了解材料的性能和行为。
请注意，EBSD操作手册的详细步骤和注意事项可能因不同的仪器和软件而有所不同。
在进行EBSD测试时，请务必参考您的仪器和软件的操作手册，以确保测试结果的准确性和可靠性。
EBSD-电子背散射
1.电子背散射衍射分析技术(EBSD/EBSP)简介20世纪90年代以来，装配在SEM上的电子背散射花样(Electron Back-scattering Patterns，简称EBSP)晶体微区取向和晶体结构的分析技术取得了较大的发展，并已在材料微观组织结构及微织构表征中广泛应用。
该技术也被称为电子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction，简称EBSD)或取向成像显微技术(Orientation Imaging )，为快速高效的定量统计研究材料的微观组织结构和织构奠定了基础，因此已成为材料研究中一种有效的分析手段。
︒m和0.5μMicroscopy，简称OIM)等。
EBSD的主要特点是在保留扫描电子显微镜的常规特点的同时进行空间分辨率亚微米级的衍射（给出结晶学的数据）。
EBSD改变了以往织构分析的方法，并形成了全新的科学领域，称为“显微织构”——将显微组织和晶体学分析相结合。
与“显微织构”密切联系的是应用EBSD进行相分析、获得界面（晶界）参数和检测塑性应变。
目前，EBSD技术已经能够实现全自动采集微区取向信息，样品制备较简单，数据采集速度快(能达到约36万点/小时甚至更快)，分辨率高(空间分辨率和角分辨率能分别达到0.1目前EBSD技术的应用领域集中于多种多晶体材料——工业生产的金属和合金、陶瓷、半导体、超导体、矿石——以研究各种现象，如热机械处理过程、塑性变形过程、与取向关系有关的性能（成型性、磁性等）、界面性能（腐蚀、裂纹、热裂等）、相鉴定等。
2. 电子背散射衍射的工作原理2.1 电子背散射衍射花样（EBSP）在扫描电子显微镜（SEM）中，入射于样品上的电子束与样品作用产生几种不同效应，其中之一就是在每一个晶体或晶粒内规则排列的晶格面上产生衍射。
从所有原子面上产生的衍射组成“衍射花样”，这可被看成是一张晶体中原子面间的角度关系图。
图1是在单晶硅上获得的花样。
EBSD电子背散射衍射
极靴
样品
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
001
Z0
Inverse Pole Figure (Folded) Tantalum (m3m) Complete data set 1633081 data points Equal Area projection Upper hemisphere
钽质靶材
5 mm
111 101
Al (AA2024)摩擦焊缝微观结构分析
EBSPs自动标定随硬件升级的发展
100000 10000 1000 100 10 1 Laue 1960 EBSP-manual EBSP-automatic
Kossel SACP
0. 1950
1970
1980 Year
1990
2000
2010
微区晶体取向测定速度（点/小时）的进展
电镜内部EBSD探头位置示意图
相似颜色表示相近微观取向，左侧为完全再结晶区域，右侧为热影响区
图中颜色表示相对于各晶粒内应变最小点的应变量，蓝色代表最小
残余塑性应变评价 – 相邻晶粒取向错配分布
=500 祄 ; B C ; S t ep=1 祄 ; G rd1196x198 i
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背散射电子
当电子束照射样品时，入射电子在样品 内遭到衍射时，会改变方向，甚至损失 一部分能量（在非弹性散射的情况下）。 在这种弹性和非弹性散射的过程中，有 些入射电子累积散射角超过90度，并将 重新从样品表面逸出。那么背散射电子 就是由样品反射出来的初次电子
背散射电子特点
能量很高，有相当部分接近入射电子能 量 E 0 ，在试样中产的范围大，像的分 辨率低。
背散射电子衍射原理
在扫描电子显微镜（SEM）中，入射于 样品上的电子束与样品作用产生几种不 同效应，其中之一就是在每一个晶体或 晶粒内规则排列的晶格面上产生衍射。 从所有原子面上产生的衍射组成“衍射 花样”，这可被看成是一张晶体中原子 面间的角度关系图。
电子背散射衍射（EBSD）的应用
织构和取向差分析 晶粒尺寸及形状分布分析 晶界、亚晶及孪晶界性质分析 应变和再结晶的分析 相签定及相比计算
EBSD与其他衍射技术的比较
X射线衍射，中子衍射不能进行点衍射分析 电子通道花样（SAC）已被EBSD取代 透射电子显微镜（TEM）中的微衍射（MD） 需要严格的样品制备，且不可能进行自动快速 测量。
衍射花样
衍射花样包含晶系 （立方、六方等）对 称性的信息，而且， 晶面和晶带轴间的夹 角与晶系种类和晶体 的晶格参数相对应， 这些数据可用于 EBSD相鉴定。对于 已知相，则花样的取 向与晶体的取向直接 对应。
单晶硅的EBSD
EBSD系统组成
一台扫描电子显微镜 EBSD系统 CCD摄像仪 花样平均化和扣除背底的图象处理系统
总结
EBSD是可以做快速而准确的晶体取 向测量的强有力的分析工具。EBSD的主 要应用是取向和取向差异的测量、微织 构分析、相鉴定、应变和真实晶粒尺寸 的测量。