样品制备的关键要素

电子背散射衍射技术(EBSD)是一种用于分析材料微观结构的强大工具,而样品的制备质量直接影响分析结果的准确性。以下是制备样品时需满足的关键要素:

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表面完整性:样品表面应保持平整,避免在制备过程中造成损伤。

晶界保护:在制备过程中,应尽量减少对晶粒间晶界的破坏。

应力层控制:样品表面应无应力层,以确保衍射数据的准确性。

样品制备的工艺流程

1. 机械抛光:适用于多种材料,包括绝缘体、矿物和金属。首先使用金刚石砂纸进行初步打磨,随后用胶质硅完成抛光。尽管这种方法操作简便且效率高,但可能会对样品表面造成一定程度的破坏,并引入残余应力。

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2. 电解抛光:特别适合金属样品,能够提供高质量的表面,使菊池花样更加清晰。电解抛光的制样示意图(下图),这种方法虽然方便且广泛使用,但需要对抛光工艺进行细致的调整和优化。


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3. 氩离子抛光:利用氩离子束轰击样品,无磨料污染和划痕,对样品损伤小,变形小,非常适合EBSD分析,适用于难以抛光的软、硬材料及多层材料。

EBSD数据的采集与分析

1.相机参数的优化

在进行EBSD数据采集与分析之前,必须对相机参数进行细致的设置,以确保衍射花样的清晰度。这包括启动相机控制界面,根据分析需求调整相机参数,并调整增益或曝光时间以达到最佳信号水平。此外,背底扣除对于提高花样的对比度和清晰度至关重要。

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2.菊池带的采集与分析

菊池带的采集始于获取一幅SEM图像,并在图像上选择感兴趣的区域进行EBSD花样的预览。在数据库中选取相应的物相,提供晶体学信息以支持花样的标定。

根据晶粒尺寸选择合适的扫描步长和区域,逐点采集EBSD花样,并由计算机程序自动完成标定。标定过程涵盖了取点、采集花样、图像处理、菊池带识别、数据库对比、结果校对以及输出相和取向信息。

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EBSD技术的应用范围

EBSD技术在材料科学中有着广泛的应用,尤其是在分析多晶体材料方面。其主要应用领域包括:

织构与取向分析:评估材料的晶体取向分布。

晶粒形态与尺寸分析:研究晶粒的形状和尺寸分布。

晶界特性分析:探索晶界的属性及其对材料性能的影响。

形变与再结晶研究:分析材料的形变机制和再结晶过程。

物相鉴定与含量测定:识别不同的物相并测定其含量。

两相取向关系分析:分析不同物相之间的取向关系。