背向散射电子衍射技术 (Electron Back Scatter Diffraction, EBSD)是一种利用
衍射电子束来鉴别样品
结晶学方位的技术。挂载在
扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM)中,倾斜角度约70度,加速后的电子束射入样品中,产生反弹的背向散射电子,经过表面晶体结构衍射,携带着样品表面的晶粒方位的资讯,进入探测器中,借此判断其每一颗晶粒的方向性。在知道每一颗晶粒的方位后,因此可用在判断
晶界(Grain boundary)、相鉴别(Phase identification)、晶粒方向(Orientation)、
织构(Texture)及
应变(Strain)的分析方法。
晶体学,又称结晶学,是一门以确定
固体中
原子(或
离子)排列方式为目的的
实验科学。“晶体学”(crystallography)一词原先仅指对各种晶体性质的研究,但随着人们对物质在
微观尺度上认识的加深,其词义已大大扩充。
在
X射线衍射晶体学提出之前(介绍见下文),人们对晶体的研究主要集中于晶体的
点阵几何上,包括测量各
晶面相对于理论参考
坐标系(晶体坐标轴)的夹角,以及建立晶体点阵的
对称关系等等。夹角的测量用
测角仪完成。每个晶面在三维空间中的位置用它们在一个立体球面坐标“网”上的投影点(一般称为投影“
极”)表示。坐标网的又根据不同取法分为Wolff网和Lambert网。将一个晶体的各个晶面对应的极点在坐标网上画出,并标出晶面相应的
密勒指数,最终便可确定晶体的对称性关系。
现代晶体学研究主要通过分析晶体对各种
电磁波束或
粒子束的衍射图像来进行。辐射源除了最常用的X射线外,还包括
电子束和
中子束(根据
德布罗意理论,这些基本粒子都具有波动性,参见条目
波粒二象性),可以表现出和光波类似的性质)。晶体学家直接用辐射源的名字命名各种标定方法,如
X射线衍射(常用英文缩写XRD),
中子衍射和
电子衍射。
以上三种辐射源与晶体学试样的作用方式有很大区别:X射线主要被原子(或离子)的最外层
价电子所
散射;电子由于带负电,会与包括
原子核和核外电子在内的整个空间电荷分布场发生相互作用;中子不带电且质量较大,主要在与原子核发生碰撞时(碰撞的概率非常低)受到来自原子核的作用力;与此同时,由于中子自身的
自旋磁矩不为零,它还会与原子(或离子)
磁场相互作用。这三种不同的作用方式适应晶体学中不同方面的研究。
扫描电子显微镜(英语:Scanning Electron Microscope,缩写为SEM),简称扫描电镜,是一种
电子显微镜,其通过用聚焦
电子束扫描样品的表面来产生样品表面的图像。
电子与样品中的原子相互作用,产生包含关于样品的表面测绘学形貌和组成的信息的各种信号。电子束通常以
光栅扫描图案扫描,并且光束的位置与检测到的信号组合以产生图像。
扫描电子显微镜可以实现分辨率优于1纳米。样品可以在高真空,低真空,湿条件(用环境扫描电子显微镜)以及宽范围的低温或高温下观察到。
最常见的扫描电子显微镜模式是检测由电子束激发的原子发射的
二次电子(secondary electron)。可以检测的
二次电子的数量,取决于样品测绘学形貌,以及取决于其他因素。通过扫描样品并使用特殊检测器收集被发射的二次电子,创建了显示表面的形貌的图像。它还可能产生样品表面的高分辨率图像,且图像呈三维,鉴定样品的表面结构。