自动标定的基础

一旦EBSD系统完成校准,就可以自动标定衍射花样并计算晶体取向。这通常需要以下步骤来完成:

这整个过程是自动的,而且对于现代计算机来说,可能只需要几分之一毫秒。关于最新标定技术的更多信息,包括使用花样模拟代替霍夫变换的方法,可以在标定技术页面上找到。

霍夫变换

霍夫变换,主要用来识别衍射带的位置。衍射花样中的像素点坐标(x, y) 与霍夫空间坐标(ρ, θ)之间存在以下关系,利用这个关系,可以将EBSD 相机图像转换到霍夫空间中表示:

ρ = x cosθ + y sinθ 

在图像空间(x, y)中的直线,可以用ρ(直线到原点的垂直距离) 和θ(直线与X轴的夹角)来表示,对应在霍夫空间中,表示为一个点(ρ, θ),如图所示:

霍夫变换的图形表示,显示了从x-y空间到ρ-θ空间的转换

霍夫变换将直线转换为霍夫空间中的点

衍射带在霍夫空间中以亮斑或峰的形式出现,很容易检测并用来计算原始衍射带的位置。如下列图片所示。需要注意的是,霍夫变换非常适合于EBSD花样的自动分析,因为它非常快,并且可以很好的处理噪声图像。

Si样品的示例EBSD花样。在霍夫空间中表示Si的EBSD花样,其中标记了8个最强峰。Si样品的EBSD花样,其中标记了最强的8个衍射带。示例EBSD花样叠加最终标定解析。
在霍夫空间中表示Si的EBSD花样,其中标记了8个最强峰
Si样品的EBSD花样,其中标记了最强的8个衍射带。
示例EBSD花样叠加最终标定解析。
使用霍夫变换的EBSD花样标定。从左到右:20 keV的束流能量条件下采集的Si的示例EBSD花样;霍夫变换图像显示识别出最高强度的峰;EBSD花样中对应的衍射带(使用相同的颜色);标定的衍射花样(蓝色十字标记花样中心的位置)。

整个过程在商用EBSD系统中,是完全自动化的。因此可以控制电子束沿着常规网格点(通常是正交的或六边形的)扫描样品表面,在每一点上采集EBSD花样并标定。保存每个点的相和取向信息,这样就可以重构样品表面的微观组织,具体形式包括相、取向、晶粒或晶界的面分布图等(关于EBSD数据不同的显示方式,可以参考这里)。更多关于如何使用这些数据来表征样品性能的信息,可以在应用部分找到。

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