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蔡司扫描电镜ECCI技术高质量实现晶体缺陷表征

更新时间  2021-11-30 13:40:25 阅读

   晶体缺陷与力学、热学、电学、光学等材料各方面的性质息息相关,所以晶体缺陷表征是材料研究中的重要工作。通常我们使用透射电镜技术表征晶体材料的缺陷信息,但由于透射电镜薄片样品有着复杂的制备流程,加之透射电镜有限的观察视野,致使晶体缺陷的研究受到严重限制。是否有更简单、更高效的方法实现晶体缺陷的表征呢?

  接下来由蔡司君给大家介绍一种制样简单,可实现大面积高通量晶体缺陷的表征方法——利用蔡司扫描电镜的电子通道衬度成像(Electron Channeling Contrast Imaging,ECCI)技术,感兴趣就一起往下看吧!

蔡司扫描电镜

  电子通道衬度成像(ECCI)技术的原理

  电子通道衬度是基于入射电子束被不同取向晶体散射概率的差异而形成的。下图形象地阐述了电子通道衬度成像的原理及利用通道衬度观察晶体缺陷的原理。

  电子通道衬度成像的原理

  图a曲线的横坐标为电子束相对晶格取向的入射角θ,纵坐标为背散射电子的产额。从图a的曲线图中可以看出背散射电子的产额随着电子束入射角度θ的变化而变化;当θ在布拉格衍射条件θB附近,背散射电子的产额将会有突变(θ<θB时,异常增大;θ>θB,异常减小)。

  利用背散射电子产额在θB附近剧烈变化这一现象,ECCI技术可应用于晶体缺陷的表征。图b表示了在晶体材料中引入缺陷后,晶体中原子排布的变化及缺陷附近背散射电子产额的变化情况。

  电子通道衬度成像(ECCI)技术的优势

  相较于传统方法,在扫描电镜中利用ECCI技术表征晶体缺陷具有明显优势。

  ✓ 样品制备简单和非破坏性

  相比于透射电镜技术复杂的样品制样过程,用于ECCI表征的样品其制备过程非常简单,只需将块状样品的表面抛光至镜面即可;对于特定取向的晶粒、应力集中区、失效开裂区的缺陷分析,ECCI技术也只要通过常规的样品制备就可实现观察,无需FIB技术定点制备薄片样品;由于制样过程无需破坏样品,在ECCI表征后样品还可进行后续实验。

  ✓ 高通量分析

  结合扫描电镜的大视野和大像素成像技术特点(蔡司场发射扫描电镜(点击查看)的*大成像像素可达32k),ECCI技术可实现大面积高通量的晶体缺陷采集,为实现晶体缺陷的统计分析提供可能。

  ✓ 更高的分析灵敏度和分辨率,更高效率

  ECCI技术利用扫描电镜高分辨成像,其数据采集效率高,图像分辨率高,对材料的形变灵敏,即使材料内部有较小的形变,也将在ECCI图像中看出端倪。

  电子通道衬度成像(ECCI)技术的应用

  上文讲解了ECCI技术的原理和特点,接下来看几个利用ECCI技术分析晶体缺陷的案例:

蔡司扫描电镜

  ▲ 金属多晶材料中的缺陷观察(由蔡司场发射扫描电镜BSD探测器拍摄)

  虽然ECCI技术的发展历史并不长,但近来受到越来越多的关注,其发展空间和应用潜力不容忽视。如ECCI技术可以配合原位加热或拉伸台,观察和研究同一区域中的晶体取向、位错的演变过程;此外ECCI技术可实现高通量的观察和分析,结合现今兴起的人工智能技术,可实现快速统计晶体中的缺陷。

  欢迎对蔡司扫描电镜ECCI技术感兴趣的小伙伴欢迎来电自信4001500108