基于电子衍射动力学理论的长周期结构EBSD花样分析
发布时间：2021-12-24 05:14
长周期结构因其特殊的显微组织和优异的性能而广泛受到研究者们的关注。由于其堆垛结构的复杂性以及其独特的组织结构,人们在对长周期结构物质在进行EBSD分析时,发现电子束入射深度发生变化,EBSD的花样也产生变化。这可能是由于长周期结构物质在不同厚度情况下其相应的结构对称性不同所导致的。然而,通过EBSD实验很难深刻地理解长周期结构物质在不同厚度下的晶体结构与EBSD花样之间的一一对应关系,而借助电子衍射动力学理论进行分析,可以揭示长周期结构在不同厚度下的晶体结构对EBSD花样的影响。本文选取具有代表性的长周期结构物质Si C为对象开展研究工作,主要研究内容和结果如下:（1）基于单胞为整体对电子束入射不同深度处时长周期结构物质Si C的EBSD花样进行了电子衍射动力学模拟。推导了非正交晶系下的EBSD花样电子衍射动力学模拟公式,归纳了非正交系与正交系之间相互转换的关系,并总结出了非正交系下EBSD花样的作图方法。通过实验EBSD花样与模拟EBSD花样的比较,以及原子模型投影图与模拟势函数的对比,验证了我们的模拟方法是正确的。采用非正交系下的实空间方法对2H-Si C、3C-Si C、4H-S...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）EBSD装置示意图；（b）电子背散射衍射花样形成示意图
湘潭大学硕士学位论文4图1.2EBSD成像原理图1.2.4EBSD发展历程EBSD的发展历程大约经历了大概五个阶段[32]：（1）20世纪70年代，Harland和Vemables在扫描电子显微镜下观背散射电子衍射菊池带[33]，开辟了EBSD这一新的取向结构分析技术在材料科学方面的应用。由于当时的相关技术水平和资金有限，没能从EBSD花样中直接得到有关晶体学的准确分析数据，以致于EBSD这项分析技术未能得到推广应用。（2）20世纪80到90年代之间，Dingley[34]及Hjelen[35]等人开发出了一套可用计算机标定取向的EBSD设备，并成功地将其技术商业化，运用计算机不但加快了EBSD的标定速度，将数据处理推向电子化发展，更能节省人力资源，并且有助于后续处理和表达。尽管人们只能通过手动方式完成某一微区的取向测定的操作，好在扫描电子显微镜的样品制备较透射电子显微镜简单得多，解决了很多其他方法难以解决的问题。展示出了扫描电子显微镜EBSD分析技术的潜力与生命力。（3）20世纪90年代初期，基于手动标定菊池进一步研究出了自动计算取向和图像处理的有效技术，还有自动逐点扫描的技术，都可以用来确定菊池带的位置和取向[36]。基本上实现了花样测定过程的自动化，提高了工作效率，更值得一提的是，取向成像图中不但包含了形貌、取向和结构的定量信息，另外，还可以根据这些信息得到晶界类型和应变大小的分布，以及各晶粒形变的难易程度和各晶粒之间形变协调性的优劣等大量信息。（4）20世纪90年代后期，将X射线能谱分析技术与EBSD分析技术相结合，不仅能有效地进行物相鉴定，还提高了相鉴定的准确性[37]。（5）发展至今，已经开始把EBSD系统运用到原位分析技术中，减短了分析所需时间，获得的结果也更精确和直观[38]。传统的研究晶体结构和晶粒取向问题?
湘潭大学硕士学位论文14其中xy是在x-y平面的拉普拉斯算符，k是电子波矢，而V（R,z）等于iσU（r）,σ和U（r）分别为相互作用常数和样品势。为了求方程（3）的数值解，将样品分成一系列切片，当片层很薄时可以采用平均势114jzPjziVVrdzk（2.24）这里ε是片层厚度。样品被分为一系列片层，则可以得到样品在厚度为z=nε处的出射面电子波函数为：exp(,0)4PiznVR,R（2.25a）exp14nxyPinVnR,R,（2.25b）这里的R是x-y平面中的二维向量，λ为电子波长，PV为沿入射方向的样品投影势。事实上，计算模拟过程中我们对晶体势处理方式不同，则对于多片层方法也是分为两种类型：一种是传统的多片层方法(CMS)，另一种则是由VanDyck提出的的实空间法（RS）。图2.1多片层法理论的分层模型多片层方法的理论分层模型可以参考图2.1。如果设样品的厚度为z，沿着入射束方向，被分成n层的样品，在每一层厚度可相等，也可以是不相等的。对于采用均匀柱状势模型的实空间方法(RS)，在每一个片层内，电子波在每一个片层中同时进行散射和传播效应，对于方程中的指数项exp4jiV则
本文编号：3549883
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）EBSD装置示意图；（b）电子背散射衍射花样形成示意图
湘潭大学硕士学位论文4图1.2EBSD成像原理图1.2.4EBSD发展历程EBSD的发展历程大约经历了大概五个阶段[32]：（1）20世纪70年代，Harland和Vemables在扫描电子显微镜下观背散射电子衍射菊池带[33]，开辟了EBSD这一新的取向结构分析技术在材料科学方面的应用。由于当时的相关技术水平和资金有限，没能从EBSD花样中直接得到有关晶体学的准确分析数据，以致于EBSD这项分析技术未能得到推广应用。（2）20世纪80到90年代之间，Dingley[34]及Hjelen[35]等人开发出了一套可用计算机标定取向的EBSD设备，并成功地将其技术商业化，运用计算机不但加快了EBSD的标定速度，将数据处理推向电子化发展，更能节省人力资源，并且有助于后续处理和表达。尽管人们只能通过手动方式完成某一微区的取向测定的操作，好在扫描电子显微镜的样品制备较透射电子显微镜简单得多，解决了很多其他方法难以解决的问题。展示出了扫描电子显微镜EBSD分析技术的潜力与生命力。（3）20世纪90年代初期，基于手动标定菊池进一步研究出了自动计算取向和图像处理的有效技术，还有自动逐点扫描的技术，都可以用来确定菊池带的位置和取向[36]。基本上实现了花样测定过程的自动化，提高了工作效率，更值得一提的是，取向成像图中不但包含了形貌、取向和结构的定量信息，另外，还可以根据这些信息得到晶界类型和应变大小的分布，以及各晶粒形变的难易程度和各晶粒之间形变协调性的优劣等大量信息。（4）20世纪90年代后期，将X射线能谱分析技术与EBSD分析技术相结合，不仅能有效地进行物相鉴定，还提高了相鉴定的准确性[37]。（5）发展至今，已经开始把EBSD系统运用到原位分析技术中，减短了分析所需时间，获得的结果也更精确和直观[38]。传统的研究晶体结构和晶粒取向问题?
湘潭大学硕士学位论文14其中xy是在x-y平面的拉普拉斯算符，k是电子波矢，而V（R,z）等于iσU（r）,σ和U（r）分别为相互作用常数和样品势。为了求方程（3）的数值解，将样品分成一系列切片，当片层很薄时可以采用平均势114jzPjziVVrdzk（2.24）这里ε是片层厚度。样品被分为一系列片层，则可以得到样品在厚度为z=nε处的出射面电子波函数为：exp(,0)4PiznVR,R（2.25a）exp14nxyPinVnR,R,（2.25b）这里的R是x-y平面中的二维向量，λ为电子波长，PV为沿入射方向的样品投影势。事实上，计算模拟过程中我们对晶体势处理方式不同，则对于多片层方法也是分为两种类型：一种是传统的多片层方法(CMS)，另一种则是由VanDyck提出的的实空间法（RS）。图2.1多片层法理论的分层模型多片层方法的理论分层模型可以参考图2.1。如果设样品的厚度为z，沿着入射束方向，被分成n层的样品，在每一层厚度可相等，也可以是不相等的。对于采用均匀柱状势模型的实空间方法(RS)，在每一个片层内，电子波在每一个片层中同时进行散射和传播效应，对于方程中的指数项exp4jiV则
本文编号：3549883
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