EBSD und BKD
Gefügeabbildung mit dem EBSD-Multiarray-Detektor

 

 

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    Raster-Elektronenmikroskope mit EBSD-Systemen werden häufig mit zusätzlichen Halbleiterdioden-Detektoren (b, c, d) ausgerüstet, weil der Standard-Halbleiterdetektor (a) an der Unterseite der Objektivlinse bei stark gekippten Proben zu wenig Signal liefert. Diese Detektoren werden am Rand des Leuchtschirms angebracht. Sie sind bruchempfindlich, teuer und nehmen Platz nahe der Probe weg.

    Das Rückstreu-Kikuchi-Diagramm enthält jedoch bereits vollständig die Richtungsverteilung der rückgestreuten Elektronen (RE). Die in ein Raumwinkelelement emittierte Intensität kann somit gemessen werden, indem man die Intensität in einem entsprechenden Flächensegment des Diagramms registriert. Wird dies von Rasterpunkt zu Rasterpunkt für die Diagramme einer Sequenz durchgeführt, kann ein RE-Verteilungsbild des Gefüges konstruiert werden, ohne die Diagramme zu indizieren [1]. Daher können die Oberflächen auch von teilkristallinen, nichtkristallinen und sogar von organischen Proben abgebildet werden. Die Lage und Größe der Flächensegmente in den Diagrammen sind in FastEBSD vom Anwender frei wählbar. Sie sind maßgeblich dafür, ob bevorzugt die Topographie der Probenoberfläche, eine Richtungsverteilung oder die Dichteverteilung wiedergegeben wird. Das Beispiel zeigt Flächensegmente in einem Diagramm eines Kadmium-Kristalliten: Z markiert ein Segment für Material- (Z-)Kontrast, T und T' Segmente für Topographiekontrast und O für Richtungskontrast.

    Die Signale von verschiedenen Flächensegmenten können pixelweise mit unterschiedlicher Gewichtung gemischt (addiert, subtrahiert, multipliziert, dividiert) und statt als Grauwertbilder auch in Falschfarbenbildern dargestellt werden [2]. Die Gefügebilder des Beispiels geben eine durch Ionenbeschuss stark geätzte Oberfläche einer Silberlotprobe a. in Topographie- und b. in Material- (Z-)Kontrast wieder.

    Die Ausbeute von Rückstreuelektronen wächst monoton mit der Dichte des Materials. Somit kann der Materialkontrast (auch Z-Kontrast genannt) als Filter zur Unterscheidung von Phasen unterschiedlicher Dichte im EBSD- Indizierungsprogramm verwendet werden. Im Gegensatz zur EDS-Analyse als Diskriminierungsfilter weist der Materialkontrast dieselbe hohe Ortsauflösung auf wie die Diagramme, aus denen die Rückstreuelektronen-Ausbeute extrahiert wurde. Die Information für die Gefügeabbildung und für die Orientierungsmessung stammt aus derselben Quelle. Eine Verschiebung oder Verzerrung der Gefügebilder gegenüber den Orientierungs-Maps tritt somit nicht auf. Die Anpassung von Rastergittern erübrigt sich. Es fällt nur die Messzeit zur Aufnahme der Diagrammsequenz an, die Extraktion der Intensitäten in den Raumwinkelelementen erfolgt off-line mit der Software.

    Weil die „Diagramme“ nicht indiziert werden, können die Topographie und die Materialverteilung auch in den Oberflächen teilkristalliner, nichtkristalliner oder organischer Proben mit dem Multi-Array-EBSD-Detektor abgebildet werden [3, 4].
     _________

    [1]  X. Tao, A. Eades: Another way to implement diffraction contrast in SEM. Microscopy Today 11 (March/April 2003) 36, 38.
    [2]  Download  R. Schwarzer, J. Sukkau und J. Hjelen: Imaging of topography and phase distributions with an EBSD detector in the SEM. Microscopy Conference Kiel 2011, Poster LBP M.P007.
    [3] Download    R. Schwarzer und J. Hjelen: Die EBSD-Kamera als Multi-Array-Image-Detektor. Vortrag AK EBSD Düsseldorf 2014.
    [4] R.A. Schwarzer and J. Hjelen: Backscattered electron imaging with an EBSD detector. Microscopy Today 23(2015) 12-17