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CMOS EBSD — 更高的角度分辨率

牛津仪器科技
2018.7.03

如今CMOS EBSD 技术已全面替换了CCD EBSD 技术。 新技术的革新,不光使得EBSD拥有更高的硬件性能,还提升了它的软件性能, 同时EBSD的角度精度也得到了史无前例的提升。

传统上,常规EBSD系统的角度精度约为0.5°,利用花样的相关性进行分析时,EBSD的角度精度最高可达到约0.01°。最新的AZtec软件在实时标定时,采用了多种技术结合提升EBSD的角度精度。对于普通的衍射花样检测,AZtec能达到亚像素的Hough变换精度;在高角度分辨率模式下,标定程序会拟合衍射带的真实双曲线形状,以探测到最精准的衍射带方位,从而得到最精确的取向标定结果。

CMOS技术大幅提升了EBSD的灵敏度,这不光提升了采集速度,也提升了采集花样的清晰度。清晰的花样意味着更精准的衍射带检测和更精确的取向标定。如下图所示的钢样品,在10nA束流条件下,当采集速度达到3300点/秒时,花样像素能达到156x128,此时花样仍然比较清晰。如果为了追求更加清晰的花样,把采集速度放慢至100点/秒,花样的像素达到全分辨率的1244x1024像素,那么花样的清晰度大大的提升,噪点少到几乎不可见。

为了准确的定量角度分辨率,我们对单晶硅样品在不同的条件下做了一系列面分布图,统计KAM的平均值,作为角度分辨率的表征参数。从表中所列结果可以看出,在普通的标定模式下,角度分辨率也基本在0.1°左右;如果使用高角度分辨率模式,角度分辨率能优于0.01°。随着采集速度的降低,花样的清晰度逐步提高,从而角度分辨率相应提高。

高角度分辨率对实际样品的研究非常重要,尤其是研究变形结构时。下图中呈现了Al合金变形之后时效形成位错胞结构,采集速度90点/秒,花样分辨率达到622x512。因为角度分辨率很高,所以其中形成的位错胞结构清晰可见。

感谢Dr.Ali Gholinia.Machester University提供的样品!

最后总结一下,基于CMOS技术的EBSD硬件和AZtec软件,优化的衍射带探测和标定程序提供了无与伦比的角度精度:

·在最快速条件下(3000点/秒),角度分辨率能达到0.1~0.2°左右;

·常规速度条件下(100点/秒),角度分辨率能达到0.05°左右;

·不追求速度条件下(1点/秒),角度分辨率能达到约0.01°左右。

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