Symmetry®-高速较高的角度分辨率

大约15年前，基于CCD的EBSD探测器已在市售中获得，从那时起，EBSD系统的实时采集速度逐渐增加。现在，基于CCD的下一代探测器现在能够以每秒1500多种模式（PPS）的惊人速率获取衍射模式。然而，这个速度的价格是：速率是通过Extreme Pixel Binning获得的，来自640 x 480像素摄像机的模式下降到仅40 x 30像素。结果，所得数据的质量可能会受到影响。

对称检测器利用自定义的CMOS传感器，并消除了极端像素箱以达到高采集率的需求。最高的速度超过3000 pps，以相对较高的模式分辨率为156 x 128像素。实际上，可以以超过500 pps的速度收集622 x 512的像素模式。附加模式信息提供了诸如增强的命中率，更好的相位歧视和角度分辨率的可观改善。

本文介绍了模式细节和速度的独特组合的效果：对称优势。

图案分辨率的影响

与传统的基于CCD的检测器相比基于对称CMOS的EBSD检测器以完全不同的方式运行。实际上，变化的模式分辨率不会对获取速度产生重大影响：这意味着可以以极高的速度获取高分辨率模式，这对于传统的基于CCD的检测器是不可能的。

例如，图1显示了使用从双链不锈钢样品的对称检测器获得的模式，该样品的束电流〜10 na且完整分辨率为1244 x 1024像素。当速度从10 pps提高到250 pps时，尽管模式变得更加嘈杂，但仍保留了百万像素的细节。

图1。以〜10 na探针电流的双链不锈钢从完全分辨率（1244 x 1024像素）收集的EBSP。左 - 10 pps，中心 - 100 pps，右 - 250 pps。

实际上，使软件能够在较短的时间内处理和索引每个模式是降低对称性的完整1244 x 1024像素的唯一原因。将图案大小降低至156 x 128像素允许AZTEC^®为了进行频带检测，背景校正和索引在小于300 µs之内，即以超过3000 pps的速度。但是，即使是该分辨率的模式也包含重要细节，如图2所示。

从图2（左）如图2所示的基于CCD的探测器的重大bin模式具有几乎没有区别的kikuchi带，即使与相当简单的材料（例如基于NI的Superalloy）也是如此。对于变形的样品或更复杂的材料，图案质量变得极为差，因此索引命中率大大降低。亚博网站下载这导致了模式平均方法的开发，以抵消此问题，有效地平滑数据，然后在像素量表上丢失信息。此外，使用对称检测器获得的等效模式具有超过16倍的像素，并且在大约一半的时间内获得。此外，从命中率和溶液的角度上，索引过程明确定义了，因此，索引过程大大增强。这些好处也扩展到更复杂的样本，可以在高采集速度下出色的索引，而无需任何求助于模式的平均方法。

图2。示例来自以最大采集速率收集的基于NI的超合金（Beam Current 10 Na）的EBSP。左 - 基于CCD的快速检测器（1580 pps的40 x 30像素）。右 - 对称CMOS检测器（3000 pps的156 x 128像素）。

例子

第一个示例清楚地显示了更高模式分辨率的好处，该分辨率是基于NI的部分重结合的超合金样本。使用以3000 pps（99.2％的命中率）和基于CCD的常规检测器（94.5％的命中率）运行的对称检测器（99.2％的命中率）（94.5％的命中率）检查了相同的样品。两次扫描的分析条件均相同。

图3显示了两个分析的内核平均不良（KAM）图。这些图表示每个像素周围的方向的局部变化，这是由于与每个测量或样品变形有关的方向“噪声”。这两个地图具有相同的量表（请参阅插图传说），表明使用对称检测器的测量值的KAM值始终低于使用传统CCD基于CCD的检测器获得的KAM值。

图3。内核平均不适（KAM）图来自对基于NI的超合金样本的分析。左 - 基于CCD的检测器1580 pps，右 - 在3000 pps的对称CMOS检测器。两个量表都是相同的，显示从0到2°的变化。

在图4中，比较了这两个地图的值。对称CMOS检测器的较高模式细节显然导致了数据的角度精度显着提高，平均KAM值从0.62°（CCD）降低到0.16°（对称性CMOS），并且具有相似的增强两个数据集的方差（0.0491提高到0.0097）。

图4。图3中显示的地图中的KAM分布之间的比较。

在检查边界特性（尤其是不良定向旋转轴），研究方向的小变化（例如跨错阵列）或应用EBSD数据以测量几何必要的脱位密度时，这种戏剧性增强在角度精度上的优势将是最大的。

在第二个示例中，使用该双链不锈钢研究了对称CMOS检测器。该钢已被滚动，后来进行了热处理，从而形成了CHI和Sigma金属间相。在此示例中，采集速度设置为493 pps，命中率为99.7％，将检测器分辨率设置为622 x 512像素。

图5a显示了分析区域的相位图，图5B显示了奥氏体相的晶粒相对取向分布（GROD）图。在grod图中，每个晶粒中的每个像素都根据其均值的均值而颜色，从而导致图表示样品内部的变形区域。该地图显示了接近边界的方向变化的局部区域，并与表面划痕相关联，并且还表明了与金属间阶段相对应的三个连接处的变形区域。红线指示了跨单个晶粒和朝向变形区域的样带，沿该横断面的方向变化如图5C所示。现在很明显，数据的角度的精度在0.1°以下，使方向变化至少至0.05°，可以解决，但在采集速度上通常与重量的EBSP相关。

图5A。热处理双链钢的相位图。以493 pps收集622 x 512像素分辨率。蓝色 - 奥斯丁岩，红色 - 铁矿，绿色 - 西格玛，黄色 - chi。

图5b。同一区域的晶粒相对取向分布图。颜色尺度范围从0到1°。红线标记在图5C中所示。

图5C。相对于起点，沿着图5B中的横断面的不良方向曲线。

结论

本文证明了使用基于CMO的对称检测器而不是常规CCD检测器的最重要好处。即使在无与伦比的采集速度下，对称检测器也能够收集具有高像素分辨率模式的衍射模式。这允许改善命中率，角度分辨率和相位歧视。上面的示例表明，以超过3000 pps的速度可以成功确定高达0.5°的边界，而在约500 pps的速度下，较高的分辨率模式可以使方向变化低至0.05°。

该信息已从牛津仪器纳米分析提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载

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