背向散射電子繞射技術

背向散射電子衍射技術 (Electron Back Scatter Diffraction, EBSD)是一種利用衍射電子束來鑑別樣品結晶學方位的技術。掛載在掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy, SEM)中,傾斜角度約70度,加速後的電子束射入樣品中,產生反彈的背向散射電子,經過表面晶體結構衍射,攜帶著樣品表面的晶粒方位的資訊,進入探測器中,藉此判斷其每一顆晶粒的方向性。在知道每一顆晶粒的方位後,因此可用在判斷晶界(Grain boundary)、相鑑別(Phase identification)、晶粒方向(Orientation)、織構(Texture)及應變(Strain)的分析方法。

基本介紹

  • 中文名:背向散射電子繞射技術
  • 外文名:Electron Back Scatter Diffraction
  • 領域:物理學
晶體學,掃描電子顯微鏡,

晶體學

晶體學,又稱結晶學,是一門以確定固體原子(或離子)排列方式為目的的實驗科學。“晶體學”(crystallography)一詞原先僅指對各種晶體性質的研究,但隨著人們對物質在微觀尺度上認識的加深,其詞義已大大擴充。
X射線衍射晶體學提出之前(介紹見下文),人們對晶體的研究主要集中於晶體的點陣幾何上,包括測量各晶面相對於理論參考坐標系(晶體坐標軸)的夾角,以及建立晶體點陣的對稱關係等等。夾角的測量用測角儀完成。每個晶面在三維空間中的位置用它們在一個立體球面坐標“網”上的投影點(一般稱為投影“”)表示。坐標網的又根據不同取法分為Wolff網和Lambert網。將一個晶體的各個晶面對應的極點在坐標網上畫出,並標出晶面相應的密勒指數,最終便可確定晶體的對稱性關係。
現代晶體學研究主要通過分析晶體對各種電磁波束或粒子束的衍射圖像來進行。輻射源除了最常用的X射線外,還包括電子束和中子束(根據德布羅意理論,這些基本粒子都具有波動性,參見條目波粒二象性),可以表現出和光波類似的性質)。晶體學家直接用輻射源的名字命名各種標定方法,如X射線衍射(常用英文縮寫XRD),中子衍射電子衍射
以上三種輻射源與晶體學試樣的作用方式有很大區別:X射線主要被原子(或離子)的最外層價電子散射;電子由於帶負電,會與包括原子核和核外電子在內的整個空間電荷分布場發生相互作用;中子不帶電且質量較大,主要在與原子核發生碰撞時(碰撞的機率非常低)受到來自原子核的作用力;與此同時,由於中子自身的自旋磁矩不為零,它還會與原子(或離子)磁場相互作用。這三種不同的作用方式適應晶體學中不同方面的研究。

掃描電子顯微鏡

掃描電子顯微鏡(英語:Scanning Electron Microscope,縮寫為SEM),簡稱掃描電鏡,是一種電子顯微鏡,其通過用聚焦電子束掃描樣品的表面來產生樣品表面的圖像
電子與樣品中的原子相互作用,產生包含關於樣品的表面測繪學形貌和組成的信息的各種信號。電子束通常以光柵掃描圖案掃描,並且光束的位置與檢測到的信號組合以產生圖像。掃描電子顯微鏡可以實現解析度優於1納米。樣品可以在高真空,低真空,濕條件(用環境掃描電子顯微鏡)以及寬範圍的低溫或高溫下觀察到。
最常見的掃描電子顯微鏡模式是檢測由電子束激發的原子發射的二次電子(secondary electron)。可以檢測的二次電子的數量,取決於樣品測繪學形貌,以及取決於其他因素。通過掃描樣品並使用特殊檢測器收集被發射的二次電子,創建了顯示表面的形貌的圖像。它還可能產生樣品表面的高解析度圖像,且圖像呈三維,鑑定樣品的表面結構。

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