EBSD-Detektoren

Electron Backscatter Diffraction (EBSD) ist eine ortsaufgelöste REM-Analysetechnik zur vielseitigen Untersuchung, z.B. von kristallographischen Phasen, deren kristalliner Orientierung, Kornmorphologie, Korngrenzen, elastischen Eigenspannungen und Defektdichte sowie an kristallinen, teilkristallinen oder polykristallinen Probenoberflächen.
Das EBSD-Prinzip basiert auf einer Kikuchi-Muster erzeugenden Elektronenbeugung des fokussierten Elektronenstrahls. Elektronen des Primärstrahls werden an den Kristallebenen gebeugt, während sie die Probenoberfläche als kohärent gebeugte Rückstreuelektronen verlassen. Die Intensität des Rückstreusignals wird daher durch die Beugungsbedingungen des Kristalls moduliert und formt ein Beugungsmuster, das spezifisch ist für die lokale Kristallstruktur und ihre Orientierung.
Erzeugte Muster werden in schneller zeitlicher Abfolge auf einem fluoreszierenden Schirm mittels einer Kamera oder direkt auf einem CMOS-Detektor aufgezeichnet. Beim typischen Aufbau, wird der Elektronenstrahl eines REM- oder FIB-REM-Systems auf eine um 70° geneigte, flache und defektfrei polierte Probenoberfläche gerichtet. Dieser große Probenkippwinkel maximiert die Ausbeute an gebeugten Elektronen und erzeugt so den besten Kontrast in den Beugungsmustern. Der fluoreszierende Schirm oder ein direkter CMOS-Detektor wird in der Nähe der Probe platziert. Hinter dem weitverbreiteten, klassischen Phosphorschirm befindet sich eine Kameraoptik sowie ein schneller und sehr lichtempfindlicher Kamerachip. Die neuere Technologie besteht darin, die Komponenten Phosphorschirm, Kameraoptik und -chip durch einen direkten CMOS-Sensor zu ersetzen, um die Messgeschwindigkeit zu erhöhen und optische Verzeichnung zu minimieren.

Die Beugungsmusteraufnahme ist synchronisiert mit dem rasternden Elektronenstrahl. Die Muster selber werden durch eine dedizierte Software auf Basis der in den Mustern auftretenden Doppellinienposition und -winkel automatisch ausgewertet. Jedem Messpunkt kann nun eine kristallographische Phase und eine Orientierung zugeordnet werden, welche dann in farbkodierten ortsaufgelösten Orientierungs- oder Phasenkarten dargestellt werden können. Aus der Summe dieser Informationen können ebenfalls lokale Texturen in Orientierungsdichteverteilungen oder anderen Darstellungen berechnet werden, um Rückschlüsse auf das lokale mechanische, elektrische oder thermische Verhalten der Probe zu ziehen.

Ein Korn wird als ein Bereich definiert, in dem die kristalline Orientierung innerhalb einer frei definierten Toleranz nur wenig abweicht. So liefert EBSD komplette quantitative mikrostrukturelle Informationen über den Bereich der gemessenen Probe. Die EBSD-Technologie kann auch synergetisch mit energiedispensiver Röntgenspektrometrie (EDX), für präzisere Phasenidentifikation, basierend auf Elementzusammensetzung und Kristallographie, kombiniert werden. Zweidimensionale EBSD-Abbildungen können mittels seriellen Schnitten durch ein FIB-REM zu 3D-EBSD-Probenrekonstruktion zusammengefügt werden, um eine komplette quantitative Analyse des gemessenen Bereiches zu ermöglichen.

 
EBSD-Detektoren
EBSD-Map, Mikrostruktur von UFG Kupfer nach Glühen bei 473 K