Nhiễu xạ tán xạ ngược electron (EBSD): Tổng quan và ứng dụng

EBSD là gì?
Nhiễu xạ tán xạ ngược điện tử (EBSD) là một kỹ thuật phân tích mạnh mẽ được sử dụng với Kính hiển vi điện tử quét (SEM) để xác định cấu trúc tinh thể và hướng của vật liệu, chủ yếu là chất rắn tinh thể. EBSD liên quan đến việc hướng một chùm tia điện tử hội tụ lên bề mặt mẫu nghiêng, đánh bóng. Các electron tán xạ ngược và tương tác với mạng tinh thể, tạo ra các mẫu nhiễu xạ (mẫu Kikuchi) được phát hiện bởi màn hình phốt pho và hệ thống camera nhạy cảm.

EBSD hoạt động như thế nào?

• Mẫu thường nghiêng ~ 70 ° so với chùm điện tử tới để tăng hiệu quả tán xạ ngược.

• Chùm tia electron được rastered trên bề mặt và tại mỗi điểm, mô hình nhiễu xạ kết quả cho thấy hướng tinh thể học cục bộ.

• Các mẫu này được phần mềm lập chỉ mục tự động để cung cấp bản đồ chi tiết về hướng hạt, phân bố pha và các đặc điểm tinh thể học khác trên bề mặt mẫu.

Thông tin chính từ Phân tích EBSD

• Định hướng và kích thước hạt

• Nhận dạng và phân phối pha tinh thể

• Lập bản đồ kết cấu (hướng hạt ưa thích)

• Đặc điểm ranh giới hạt (loại, sai hướng)

• biến dạng cục bộ và biến dạng mạng tinh thể (ứng suất dư)

• Phát hiện các đặc điểm biến dạng và trật khớp

• Chất lượng màng mỏng, epitaxy và phân tích giao diện

Các ứng dụng chính

• Luyện kim và Khoa học Vật liệu: Tối ưu hóa kỹ thuật xử lý, kiểm soát chất lượng và phân tích lỗi / nguyên nhân gốc rễ trong kim loại, hợp kim và vật liệu tổng hợp.

• Công nghiệp bán dẫn: Phân tích các khuyết tật tinh thể, ranh giới hạt và giao diện để cải thiện độ tin cậy của các thiết bị điện tử.

• Khoa học địa chất: Nghiên cứu xác định pha, kết cấu và biến dạng trong khoáng sản và đá để tái tạo các quá trình địa chất.

• Sản xuất (Hàng không vũ trụ / Ô tô): Nghiên cứu cơ chế biến dạng, biến pha và ảnh hưởng của cấu trúc vi mô đến tính chất cơ học.

• Màng mỏng và công nghệ nano: Đánh giá chất lượng màng mỏng, kích thước hạt và sự phát triển biểu mô.

• Vật liệu sinh học và kỹ thuật y sinh: Nghiên cứu và thích ứng các đặc tính tinh thể học trong cấy ghép hoặc giàn giáo để có tính chất cơ học tối ưu.

Tại sao nên sử dụng EBSD?

• Cung cấp thông tin cấu trúc vi mô định lượng và trực quan xuống quy mô nano.

• Cho phép phân tích tự động, thông lượng cao trên các khu vực rộng lớn.

• Bổ sung cho các kỹ thuật khác như quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDS) để lập bản đồ thành phần và nhiễu xạ tia X (XRD) để xác định pha.

• Đóng một vai trò quan trọng trong cả nghiên cứu và công nghiệp để nâng cao hiểu biết về mối quan hệ cấu trúc-tính chất trong vật liệu tinh thể.

Khả năng trực quan hóa và định lượng cấu trúc và định hướng tinh thể học của EBSD khiến nó không thể thiếu đối với mô tả đặc tính vật liệu hiện đại, tối ưu hóa quy trình và đảm bảo chất lượng trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghiệp.