EBSD数据收集和分析

在这次采访中,AZoM与马特•诺维尔和博士将从EDAX Lenthe EBSD数据收集和分析的新工具。

请在EDAX你能介绍你自己和你的角色吗?

马特·阿普:我马特·阿普我EDAX EBSD产品经理。我酷爱EBSD微观结构表征和加入TexSEM实验室台盟),毕业后从1995年犹他大学的材料科学和工程学位。亚博老虎机网登录

将Lenthe博士:我的名字是将Lenthe博士,我于2020年加入EDAX作为主要的软件工程师。我第一次获得了电子显微镜的兴趣作为一个本科生在利哈伊大学完成我的博士在加州大学圣芭芭拉分校Tresa波洛克的组。

我毕业工作包括多个3 d EBSD的收集和定量分析数据集。作为一个在马克De虚拟的博士后集团卡内基梅隆大学,我很快就开发了一种球面方法提出基于模型EBSD索引。

你能提供一个概览的EBSD产品线EDAX和一些新兴的技术?

马特·阿普:的一些最新发展将可以从EBSD产品线包括新速度™超高速CMOS探测器和OIM分析™的新版本已更新OIM矩阵™包和将包括球形索引功能。

速度是我们的高速CMOS探测器系列,它是一个探测器,实在是一个不学无术的常规特征。此外,收购的速度超快,这个探测器将成为3 d和理想现场描述——时间是极其重要的。从本质上讲,它缩短了时间的结果。它可以扩展到实验室的需要,不管相机,它仍然会生产高质量,准确的定位数据在范围广泛的材料。亚博网站下载

速度超EBSD相机。

图片来源:EDAX

如何比较新的速度超早模型在同一系列的吗?

马特·阿普:本系列是几年前推出,今年我们已经介绍了速度超,这是最快的EBSD探测器目前可用的。它提供了生活的索引速度高达每秒6700个索引。这种能力只有通过优化实现CMOS传感器——低噪声、高速传感器调谐EBSD信号和操作。

超有效改善敏感性通过更高效的数据传输。我们可以得到传感器的数据输入电脑更快,同时仍然维持高质量的数据。真正重要的是强调没有妥协的探测器能够提供的数据质量。

整个范围,我们有专业,另外,超级,现在超。从多个模型选择的选项允许您实验室的满足吞吐量的需求。也有一致的质量在所有模型。根据客户的需求,有速度,满足应用要求。超收购提供了应用程序的最高速度,速度是至关重要的目标。

速度超有什么优势,它打开潜在的新的扫描策略吗?

马特·阿普:由于速度超提供的好处,我们可以从一系列的材料收集数据以不同的速度。亚博网站下载设备不限于好各向等大的镍颗粒但是也可以快速收集的结果,例如,一个变形铝样品。即使在这个范围内的材料,我们仍然可以达到最快的速亚博网站下载度和获得高质量的数据从这些不同的微观结构。

最大的一个优势与速度超,我们看到和高速摄像机在一般情况下,是我们现在可以更快地收集数据。

我们也可以测量粒形好一点,收集统计上显著的数据在几分钟内。这意味着用户可以衡量整个微观结构,质地,粒度,在单个扫描和错位,这意味着用户可以使用扫描电镜时更容易。这完全改变事情的时候速度慢。

何时何地高速数据采集是有用的呢?

马特·阿普:高速数据采集在各种场景中是非常有用的。一个例子将是一个现场动态实验,事情发生,我们希望能够尽快获取信息。

例如,让我们考虑铜材料的再结晶。要描述这一点,我们开始变形材料。材料加热,新的再结晶颗粒成核生长在变形材料。我们可以收集EBSD越快,面积越大,越时间片,空间分辨率越小,我们可以分析。

标题:1)原始模式和b)使用脚腕NPAR模式索引和c)原始模式和d)使用球形NPAR模式索引带宽为127。

图片来源:EDAX

拥有这种能力允许我们说不同的晶界迁移速度和晶粒取向生长。探测器帮助使更好更快现场实验。

有趣的是,3 d分析是另一个应用程序,一个高速速度超将特别有用。与这些相机,我们将能够覆盖更大的3 d领域而仍然保持良好的空间分辨率,补充现代FIB系统的方向发展,包括等离子体小谎和激光消融系统。能够更快地收集数据有助于类型的分析。

使用大型数据集的另一个有趣的例子是测量残留奥氏体。例如,检查涡轮叶片时,我们正在看一个相对较大的地区拥有大量取向数据包。然而,我们也在努力看非常好的包不同,因为残留奥氏体的元素在这种微观结构可以很小。

因此,我们想看看大面积但这样做一个良好的空间分辨率。这需要大约3000万点数据集和需要收集约80分钟。

速度超如何处理不同的颗粒大小的材料吗?

马特·阿普:高速超真正发挥作用的力量,当有一个广泛的颗粒大小,例如,一个铝合金的搅拌摩擦焊。时测量晶粒尺寸,我们需要测量多个分粮食的得到一个体面的表示粒度。

然而,我们必须选择一个步长根据我们要测量的小颗粒。例如,如果我们看700微米到500微米250纳米的步长,这将给我们六百万数据点在大约15分钟。这步长将允许分析1微米颗粒和更大的信心。

当观察一粒地图,谷物是随机彩色显示的形态,我们可以看到有小谷物和大颗粒,意味着我们可以绘制出粒度分布和分配一个颜色。

从这个,很明显,当我们有足够的数据来解决最小的颗粒统计,然后拿这个数据并将其分解成小——从这个双峰分布微观结构和大粒度的地区。因此,我们可以在一个通过分析这个完整的视野和作物和分区出我们想要的。从这,我们可以理解,或者至少完全可视化的粒度差异和显微结构的过渡焊接区。

你能描述一些高速相机和探测器的好处以及这如何影响的输入和输出?

马特·阿普:我们正在扩大我们的能力,广泛的材料。亚博网站下载的速度速度检测器和辛烷EDS探测器允许我们得到结果在几分钟而不是几小时或几天。

我们也提供飞马包和辛烷系列EDS探测器;通过结合这些EDS-EBSD,我们获得准确的定量分析复杂的材料。亚博网站下载他们都是非常高速,高效的探测器。

加法制造EBSD取向地图从316 l收集6700绿皮书速度超索引的成功率为99%。

图片来源:EDAX

辛烷精英探测器,我们甚至可以获得更好的输出计数率在高输入计数率。我们比其他探测器的5倍。这是很重要的,因为当我们进入的领域更高的速度,我们要确保我们有足够的数量每像素探测器和足够数量的这些收购的速度。

简而言之,我们希望能够得到大量的数量得到许多重要的效率。

如何使用EDS的信息,以及如何结合EBSD数据时有用吗?

马特·阿普:我们可以用EDS信息区分结晶学类似的材料。亚博网站下载例如,铝和铜的都是面心立方材料。亚博网站下载这意味着乐队定位在从这些阶段EBSD模式是相同的。然而,它们的化学性质不同,与EDS容易识别。一旦我们有了分化阶段,我们可以识别特定阶段的方向,这意味着我们得到正确的每个阶段的定量分析结合EDS和EBSD数据。

这使得无与伦比的EBSD数据质量。这授予我们访问一些工具在我们的系统,使我们能够获得最好的结果。我们也有一个广泛的索引工具:我们有三联体索引和脚腕transform-based索引。

我们也有NPAR,提高了信号和噪声通过当地空间平均,我们还有ChI-scan, EDS-EBSD集成。我们有信心指数的值表示每个测量的可靠性如何,然后我们有我们的动态模式模拟工具和球形索引更快。

你能提供OIM的概述分析和新版本增强了系统如何?

马特·阿普:收集晶体定位数据EBSD的第一部分,但是我们需要做一些数据来开发更好的理解材料及其微观结构。我们可以使用OIM可视化分析许多不同类型的微观结构特性,我们可以分析取向,通过分区和错位,纹理和理解他们的报告。

在OIM的分析,我们也有我们的重建索引工具。这是我们可以把EBSD模式最初收集在显微镜和进一步分析。我们可以找到其他阶段指标更好。这将包括模式模拟和球形索引。因此,我们所做的是发展我们的下一个版本的OIM分析- OIM分析v9,这个版本将提供与速度超。

这个版本提供了改善文件打开30倍,20倍提高绘制地图,改善粮食6倍计算,优化了更大的数据集,可以使用速度收集系统。

我们也改善了OIM矩阵模块。OIM矩阵是我们的模式索引的基础上,提出建模方法。

如何改善OIM矩阵模块增强模式向前索引和/或基于模型的索引?

将Lenthe博士:要回答这个问题,我首先需要解决提出基于模型的索引是什么。本质上,提出基于模型索引需要解决一个问题而不是一个逆问题,因此它的名字。

基于模型的索引意味着所有的前行,而不是试图这样做向后问题推导出材料属性的实验测量,我们提出问题的模拟实验材料属性。这很重要的原因是,逆问题往往数学病态,这意味着他们有很多陷阱。我们通过提出问题,避免这个问题。

提出模型方法,意思是我们描述我们正在做物理实验,可以包含任意数量的因素,但是通常你有梁,用于探测样本和调制的交互。然后退出信号捕获检测器。通常情况下,你要从最简单的模型,可以添加复杂性直到富达足以让任何你正在做的事情。

你可以想象,这可能会成为一些实验很有挑战性,这意味着这些方法往往计算量明显多于逆的方法,这就是为什么逆方法被广泛使用。尽管是一些额外的工作,提出模型提供了一个更好的索引结果。

如何提出建模的好处可以应用到电子背散射衍射(EBSD) ?

将Lenthe博士:EBSD,我们使用EMsoft包,将样本的建模过程和模拟结果EBSD模式分为三个部分,使其计算容易处理;后向散射电子产量、动力衍射模拟中,这是最昂贵的部分,然后用实验几何模拟一个单独的模式和方向。¹

蒙特卡罗模拟是一个标准的后向散射蒙特卡罗方法。主要的区别在于,而不只是保持能量分布,也就是通常感兴趣的,是一个四维直方图知道有多少电子退出样本在每个方向和散射深度是必需的。模型假设一个单色源,一个完美的任意入射电子束,和半无限样本。

模型计算出来的所有的电子样本,跟踪最后散射之前退出和方向,每个样本。蒙特卡罗模拟完成后,运行动态仿真离散能量垃圾箱。从深度提供的蒙特卡罗模拟,一块波方法是用来获得衍射强度对整个球体。

最后,模拟模式,你基本上就是遍历所有不同的模拟,你已经。基本上你最终使用探测器的几何和晶体的旋转位置你实心球的探测器衍射强度然后作物探测器的形状。

一旦你能够模拟模式,用于实际指数吗?

将Lenthe博士:第一种方法是字典索引,这是一个蛮力解决方案。这个想法是为每一个可能的方向,模拟模式创建一个所谓的字典的模式。然后指数的实验模式,你只是比较它和整个字典并确定哪一个是最好的比赛。方向用于模拟的最佳匹配模式是索引的结果。

这里的挑战是,你还需要大字典足够高的分辨率。因此,我们必须使用一个骏马字典,然后细化方向网格点之间通过使用非线性优化算法。

字典索引提供什么福利?

将Lenthe博士:字典索引给你健壮性,但你可以想象,这是昂贵得多,因为您需要模拟的所有定位空间,然后分别比较每个模式。

然后你增加你的字典解决之间的权衡,这意味着你有一个更好的空间内搜索进行细化步骤,这意味着更少的时间花在改进。

最后一个经典的权衡,你不能改善的时间,不管你做什么。只有一个特定的空间是可行的,因为在某种程度上,你的字典太大是驯良的一方面,另一方面,它变得非常稀少,你实际上并没有找到一个好的初始取向。

有更快的forward-model-based索引技术吗?

将Lenthe博士:球形harmonic-based EBSD相同的索引开始向前模型字典索引,但使用不同的比较方法。代替模拟2 d EBSD模式,每一个方向,实验几何用于项目收集模式回球。索引的问题然后减少发现产生的球面图像的旋转,最好与产生的球面图像模型。

找到最好的旋转,我们需要为每一个可能的方向,测量相关就像在字典索引。所不同的是,对于一对球形的图像,可以同时计算相似度为每一个可能的旋转有效使用球面谐波转换。概念上这类似于发现的转变,最好使用一个FFT-based对齐两个2 d图像互相关。球面谐波变换是傅里叶变换的等效球面上,模拟卷积定理。以来数学是更具挑战性的基函数比赎罪,因为用于更复杂的傅里叶变换,但有一个显著的改善速度比字典索引。²

各种索引技术之间的主要区别是什么?

将Lenthe博士:字典索引和球形索引构建从相同的模型,所以他们也有类似的优势相比,逆方法如踝关节transform-based索引。脚腕索引相比,这两种技术提高阶段歧视,噪音宽容,和角精度。的主要缺点是最初的模拟是相对昂贵的。幸运的是,它只需要计算一次对于一个给定的材料,和加速电压和矩阵模块附带模拟每一个材料在我们的数据库中。

球形索引的最大优势在字典索引速度有了显著的提高,与成千上万的模式每秒容易索引温和的计算机硬件。另一个更微妙的优势是字典的模式生成的词典索引使用单一模式中心(实验几何)为每个模式。期间由于球形索引使用几何投影,中心可以使用的一个唯一的模式中的每个点扫描。这意味着你可以获得高质量的结果在大扫描中心模式转变,而无需进行后续改进的一步。

最后,由于球面索引只有单个用户参数,有一个很浅的学习曲线相比,脚腕和字典索引。带宽参数(与一个乐队的宽度在一个EBSD模式)描述了在频率空间走多远的球面谐波变换。增加带宽提供更高的保真度,但计算昂贵的索引花费的时间。

所有三种方法集成到OIM分析,很容易尝试在自己的数据集。能够把先进的图像处理方法如NPAR与快速球索引可以给一些优秀的结果非常具有挑战性的样本。

对马特阿

马特·诺维尔的EBSD产品经理EDAX和EBSD的激情和微观结构特征。马特台盟)毕业后加入TexSEM实验室从1995年犹他大学的材料科学与工程学士学位。亚博网站下载亚博老虎机网登录在TSL——他是团队的一部分,开创了EBSD和OIM的开发和商业化。1999年EDAX台盟收购后,他加入了集团的应用程序来帮助继续发展EBSD技术,和集成使用EDS结构信息与化学信息收集。

EDAX,马特举行了几个角色,包括产品管理、业务发展、客户和技术支持、工程、和应用支持和发展。马特已经发表了70多篇论文在各种应用领域。他大大喜欢互动的机会与科学家,工程师和显微镜专家帮助扩大EBSD材料表征中所扮演的角色。亚博网站下载马特在业余时间,喜欢打高尔夫球和思考改变他的俱乐部的结构是否会影响他的最后得分。

关于将Lenthe

将Lenthe于2020年加入EDAX作为主要的软件工程师。他感兴趣的电子显微镜作为一个本科生在利哈伊大学完成博士在加州大学圣芭芭拉分校(UCSB) Tresa波洛克的组。

他的研究生工作包括多个3 d EBSD的收集和定量分析数据集。博士后在Marc De Graef集团,他开发了一种球面方法提出基于模型EBSD索引。

引用

1。卡拉汉,p·G。,& De Graef, M. (2013). Dynamical electron backscatter diffraction patterns. Part I: Pattern simulations.显微镜和显微分析,19(5),1255 - 1265。

2。Lenthe, w . C。辛格,S。,& De Graef, M. (2019). A spherical harmonic transform approach to the indexing of electron back-scattered diffraction patterns.Ultramicroscopy,207年,112841年。

这些信息已经采购,审核,改编自EDAX提供的材料。亚博网站下载

在这个来源的更多信息,请访问EDAX。