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1、EBSD（电子背散射衍射简介）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 )，为快速定量统计研究材料的微观组织结构和织构奠定了基础，已成为材料研究中一种有效的分析手段。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
2、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。m 和 0.5Diffraction，简称 EBSD)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。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。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电子背散射衍射的工作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
3、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。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。EBSD 系统组成系统设备的基本要求是一台扫描电子显微镜和一套 EBSD 系统.EBSD 采集的硬件部分通常包括一台灵敏的 CCD 摄像仪和一套用来花样平均化和扣除背底的图象处理系统。图2 是 EBSD 系统的构成及工作原理。在
4、扫描电子显微镜中得到一张电子背散射衍射花样的基本操作是简单的。相对于入射电子束，样品被高角度倾斜，以便背散射(即衍射) 的信号 EBSP 被充分强化到能被荧光屏接收（在显微镜样品室内） ，荧光屏与一个 CCD 相机相连，EBSP 能直接或经放大储存图象后在荧光屏上观察到。只需很少的输入操作，软件程序可对花样进行标定以获得晶体学信息。电子背散射衍射（EBSD）的应用EBSD 系统中自动花样分析技术的发展，加上显微镜电子束和样品台的自动控制使得试样表面的线或面扫描能够迅速自动地完成，从采集到的数据可绘制取向成像图 OIM、极图和反极图，还可计算取向（差）分布函数，这样在很短的时间内就能获得关于样品
5、的大量的晶体学信息，如：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；相签定及相比计算等，EBSD 对很多材料都有多方面的应用也就是源于 EBSP 所包含的这些信息。织构及取向差分析EBSD 不仅能测量各取向在样品中所占的比例，还能知道这些取向在显微组织中的分布，这是织构分析的全新方法。EBSD 可应用于取向关系测量的范例有：推断第二相和基体间的取向关系、穿晶裂纹的结晶学分析、单晶体的完整性、微电子内连使用期间的可靠性、断口面的结晶学、高温超导体沿结晶方向的氧扩散、形变研究、薄膜材料晶粒生长方向测量EBSD 测量的是样品中每一点的取向,那么不同点或不
6、同区域的取向差异也就可以获得，从而可以研究晶界或相界等界面。晶粒尺寸及形状的分析传统的晶粒尺寸测量依赖于显微组织图象中晶界的观察。自从 EBSD 出现以来，并非所有晶界都能被常规浸蚀方法显现这一事实已变得很清楚，特别是那些被称为“特殊”的晶界，如孪晶和小角晶界。因为其复杂性，严重孪晶显微组织的晶粒尺寸测量就变得十分困难。由于晶粒主要被定义为均匀结晶学取向的单元，EBSD 是作为晶粒尺寸测量的理想工具。最简单的方法是进行横穿试样的线扫描，同时观察花样的变化。晶界、亚晶及孪晶性质的分析在得到 EBSD 整个扫描区域相邻两点之间的取向差信息后，可进行研究的界面有晶界、亚晶、相界、孪晶界、特殊界面（重
7、合位置点阵 CSL 等） 。相鉴定及相比计算就目前来说，相鉴定是指根据固体的晶体结构来对其物理上的区别进行分类。EBSD发展成为进行相鉴定的工具，其应用还不如取向关系测量那样广泛，但是应用于这方面的技术潜力很大，特别是与化学分析相结合。用 EBSD 进行相鉴定的最简单的应用就是直接区别铁的体心立方和面心立方，这在实践中也经常用到，而且用元素的化学分析方法是无法办到的，如钢中的铁素体和奥氏体。EBSD 与其他衍射技术的比较X 射线衍射或中子衍射不能进行点衍射分析。除了 EBSD 外，还有其他的点分析技术，主要有 SEM 中的电子通道花样（SAC ）和透射电子显微镜（TEM）中的微衍射（MD） ，
8、一般认为 EBSD 已经取代 SAC，而 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。TEM 样品制备经常是不方便的，因此 EBSD 成为极有吸引力的选择。m）的取向测量,也就是纳米(nm)多晶材料和严重变形的结构。 在原理上，取向测量也能用 TEM 完成，但事实上，因为 TEM 制样困难，每个样品上可观察晶粒数很少以及难以与原块状样品相对应，使得 EBSD 在快速而准确地生成定位取向数据方面成为更高级的方法。TEM 只被推荐用于低于 EBSD 的分辨率极限（即小于 0.1因此，EBSD 是 X 射线衍射和透射电子显微镜进行取向和相分析的补充，而且它还有其独特的地方（微区、快速等） 。总之，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。
