Simulation EBSD¶

Le Simulateur EBSD simule les figures de diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD) — figures de Kikuchi — obtenues dans un microscope électronique à balayage (MEB), à l'aide de calculs de théorie dynamique. Il calcule la distribution angulaire/en énergie/en profondeur des électrons rétrodiffusés (BSE) au moyen d'une simulation Monte-Carlo, construit un master pattern dynamique (ondes de Bloch) du cristal et le projette sur le détecteur pour l'orientation actuelle du cristal. Une image EBSD expérimentale peut également être chargée et indexée : l'orientation qui l'explique le mieux est recherchée automatiquement (Image expérimentale).

La fenêtre comporte trois colonnes.

À gauche : conditions de simulation. Les onglets sélectionnent Géométrie (géométrie échantillon/détecteur et une vue 3D), Distribution BSE (distributions des électrons rétrodiffusés) et Superpositions (lignes de Kikuchi et autres annotations).
Au centre : la figure EBSD (de Kikuchi) pour l'orientation actuelle du cristal. En dessous, les onglets sélectionnent Paramètres de sortie et Image expérimentale.
À droite : le master pattern indépendant de l'orientation, dans les onglets 2D et 3D.

La barre d'état en bas affiche l'avancement du calcul en cours et un résumé de son résultat.

Raccourcis clavier et souris¶

La vue centrale de la figure EBSD (de Kikuchi) et les vues du master pattern situées à droite réagissent à différentes actions de la souris.

Raccourci	Action
`F1`	Ouvrir cette page du manuel en ligne
Glisser-gauche la figure près du centre	Incliner le cristal
Glisser-gauche dans la zone extérieure de la figure	Faire tourner le cristal
Double-clic sur la figure	Sélectionner la sous-cellule du détecteur sous le curseur et afficher ses statistiques
Déposer un fichier image sur la fenêtre	Le charger comme image EBSD expérimentale
Glisser-gauche dans une vue 3D (géométrie / sphère du master)	La faire pivoter
Glisser-droit, ou molette de la souris, sur une vue 3D	Zoomer
`CTRL` + double-clic droit sur une vue 3D	Basculer entre orthographique / perspective
Glisser / molette sur le master pattern 2D	Déplacer / zoomer l'image

Les vues 3D utilisent la navigation de vue standard de ReciPro (déplacement désactivé).

→ Voir 21. Raccourcis clavier et souris pour un aperçu de chaque fenêtre.

Déroulement¶

Appuyer sur Créer le master pattern exécute les étapes suivantes dans l'ordre.

Simulation Monte-Carlo des BSE : à partir de la composition, de la densité, de la tension d'accélération et de l'inclinaison de l'échantillon actuelles du cristal, environ 2,5 millions d'électrons sont suivis à l'intérieur de l'échantillon (diffusion élastique : sections efficaces de Mott/NIST ; diffusion inélastique : modèle de réponse diélectrique). Cela donne la distribution conjointe profondeur de pénétration × direction de sortie × énergie de sortie des électrons rétrodiffusés.
Sélection automatique des plages : à partir de cette distribution, la plage d'énergie (de l'énergie incidente jusqu'à environ le 80e centile de la perte d'énergie) et la plage de profondeur (jusqu'à environ le 99e centile de la profondeur de pénétration) utilisées dans le calcul dynamique sont déterminées automatiquement.
Construction du master pattern : pour chaque énergie et profondeur, le problème de diffraction dynamique (ondes de Bloch) est résolu et intégré sur la sphère des directions, pondéré par la distribution Monte-Carlo, afin de fournir l'intensité de diffraction rétrodiffusée dans chaque direction. Le résultat est stocké sur une grille équiaire (Rosca–Lambert).
Projection sur le détecteur, avec pondération : pour l'orientation actuelle du cristal, l'intensité correspondant à la direction sous-tendue par chaque pixel du détecteur est recherchée dans le master pattern et dessinée sous forme de figure de Kikuchi, éventuellement pondérée par la distribution angulaire/en énergie des BSE.

Les plages d'énergie et de profondeur sont déterminées automatiquement aux étapes 1–2, mais peuvent être ajustées manuellement avant la construction.

Géométrie¶

Conditions SEM & échantillon¶

Energy : tension d'accélération du faisceau incident (keV).
Wavelength : longueur d'onde des électrons, liée à Energy. Unit sélectionne Å ou nm.
Sample tilt : angle d'inclinaison de l'échantillon (typiquement −70°). La forte inclinaison en EBSD augmente le rendement en électrons rétrodiffusés.

Géométrie EBSD¶

Le détecteur (écran phosphorescent) est un rectangle défini par un nombre de pixels et une taille de pixel.

Taille et inclinaison : Tilt est l'inclinaison du plan du détecteur (°) ; Width et Height sont le nombre de pixels du détecteur.
Résolution : la taille physique d'un pixel du détecteur (mm/px). La taille physique du détecteur vaut donc Width × Résolution par Height × Résolution.
Coordonnées du centre du détecteur : position X, Y, Z du centre du détecteur par rapport au point d'impact du faisceau (mm). Y et Z, avec l'inclinaison, déterminent la longueur de caméra ; X est le décalage gauche-droite.

Le chargement d'une image expérimentale met Width et Height à la taille de l'image, de sorte qu'un pixel du détecteur corresponde à un pixel de l'image (la Résolution reste inchangée).

La géométrie peut être inspectée dans la vue 3D de l'onglet Géométrie.

La plaque grise est l'échantillon, la plaque rectangulaire verte est le détecteur, et le +Z (=beam) violet est le faisceau incident. Les axes cristallins a / b / c (fixés à l'échantillon) sont également affichés. Les boutons Vue à vol d'oiseau, Normale à la surface, Axe X (axe de rotation) et Axe Z (faisceau) alignent la vue sur des directions standard. Voir Annexe A1. Systèmes de coordonnées pour les définitions des systèmes de coordonnées.

Distribution BSE¶

L'onglet Distribution BSE affiche les distributions Monte-Carlo des électrons rétrodiffusés. Utilisez Simuler pour les recalculer.

Stereonet : distribution angulaire (histogramme des directions de sortie) des électrons rétrodiffusés. Le centre est la direction de la normale à la surface, et le contour jaune marque la région rectangulaire sous-tendue par le détecteur. Tracer les axes superpose les axes cristallins, et l'échelle de couleurs (Min / Max, Resolution, Couleur) est réglable.
ΔE (keV) : distribution de la perte d'énergie des électrons rétrodiffusés.
Profondeur (nm) : distribution de la profondeur à laquelle les électrons rétrodiffusés détectés ont subi leur dernière diffusion inélastique — la même définition de profondeur que celle qui pondère le master pattern.

Ces distributions sont calculées par le même moteur Monte-Carlo que Trajectoires électroniques et servent à pondérer le master pattern.

Superpositions¶

L'onglet Superpositions configure les annotations dessinées sur la figure EBSD.

Background color : couleur de fond.
Contour du détecteur : le contour du détecteur. Afficher le cadre (le rectangle jaune au bord du détecteur) / Afficher le maillage (grille de division).
Afficher les lignes de Kikuchi : dessiner les lignes de Kikuchi. Largeur de ligne / Couleur, et Appliquer les facteurs de structure à l'intensité des lignes de Kikuchi (chaque ligne se fond dans le fond proportionnellement à son facteur de structure).
Critères des lignes de Kikuchi : quelles lignes de Kikuchi dessiner : Facteur de structure (les Top N par facteur de structure) ou Seuil 1/d (celles dont 1/d est inférieur à un seuil, nm⁻¹).
Afficher les indices des lignes de Kikuchi : afficher les indices des lignes de Kikuchi (bandes).
Afficher les indices d'axes de zone : afficher les indices des axes de zone.
Paramètres de texte : Taille du texte / Couleur des étiquettes d'indices.

Master pattern¶

Le master pattern est l'intensité de diffraction rétrodiffusée sur toutes les directions, calculée à l'avance par la théorie dynamique avec Créer le master pattern (Arrêter interrompt le calcul en cours).

Onglet 2D : projection équiaire (de Lambert) d'un hémisphère. Hémisphère sélectionne l'hémisphère projeté (+Z / −Z).
Onglet 3D : une sphère sur laquelle l'intensité est mappée. Elle peut être pivotée à la souris, et un encart en haut à droite montre les axes cristallins synchronisés (a/b/c). Étiquettes d'axes / Flèches d'axes activent/désactivent les étiquettes/flèches, et Vue selon regarde le long de l'axe de zone [u v w] saisi à côté.
Curseurs Energy / Depth : sélectionnent la tranche d'énergie/de profondeur à prévisualiser.
L'une ou l'autre vue peut être envoyée dans le presse-papiers avec Copier.

Paramètres de simulation dynamique¶

Number of diffracted waves : nombre de faisceaux diffractés (ondes) inclus dans le calcul des ondes de Bloch. Plus d'ondes sont plus précises mais plus lentes.
Grille : résolution de la grille du master pattern (par défaut 256).
Energy from … to … with step of … : plage d'énergie et pas intégrés (keV) ; déterminés automatiquement à partir du résultat Monte-Carlo.
Thickness from … to … with step of … : plage de profondeur et pas intégrés (nm) ; déterminés également automatiquement.
Absorption non locale : utiliser la forme d'absorption non locale.
Fond TDS : inclure le fond de diffusion thermique diffuse (TDS).

Figure EBSD¶

Le panneau central affiche la figure EBSD (à bandes de Kikuchi) pour l'orientation actuelle du cristal. La barre au-dessus de la figure contrôle ce qui est dessiné et la manière dont la figure est copiée.

EBSD dynamique : projette le master pattern construit sur le détecteur ; décoché, seul le fond subsiste.
Superpositions : dessine les lignes de Kikuchi, les indices et le contour du détecteur configurés dans l'onglet Superpositions.
Image expérimentale : superpose l'image expérimentale chargée (voir ci-dessous).
Inverser G-D : effectue une symétrie gauche-droite de la figure et de toutes ses superpositions. Décoché (par défaut), il s'agit de la vue depuis le détecteur vers l'échantillon, c'est-à-dire la figure telle qu'une caméra EBSD l'enregistre ; ne le cochez que si votre image expérimentale a la chiralité opposée.
Resolution (mm/px) et Size (W×H) (px) : résolution et taille de la vue affichée.
Copier : copie la figure dans le presse-papiers, selon la plage et le format sélectionnés à côté.
Vue actuelle copie la zone actuellement affichée (avec son déplacement et son zoom) ; Détecteur copie uniquement la zone du détecteur, auquel cas le cadre jaune est omis afin que l'image s'arrête exactement au bord du détecteur.
emf copie un métafichier amélioré (Enhanced Metafile) en conservant les lignes de Kikuchi et les étiquettes d'indices sous forme vectorielle ; bmp rastérise l'ensemble.
Adapter à la résolution du détecteur copie à raison d'un pixel d'image par pixel de détecteur (le côté le plus long est limité à 4096 px). Décoché, la résolution à l'écran est utilisée.

Paramètres de sortie¶

Afficher l'image avec les distributions angulaires/énergétiques BSE : lorsque cette option est cochée, la figure est composée par pondération avec la distribution des BSE (énergie, profondeur, direction) plutôt qu'avec une seule tranche.
Energy / Depth : lorsque l'option ci-dessus est désactivée, sélectionne la tranche d'énergie/de profondeur à afficher.
Luminosité (Min / Max), Polarité, Couleur : plage de luminosité, polarité et échelle de couleurs.

Image expérimentale¶

Déposez un fichier image EBSD (TIFF, PNG, BMP ou JPEG ; les TIFF 16 bits sont lus en pleine profondeur) n'importe où sur la fenêtre pour le charger comme figure expérimentale. Il est dessiné sur la zone du détecteur — au-dessus de la figure simulée et sous les superpositions de lignes de Kikuchi — de sorte que la simulation peut être comparée directement à la mesure. Le chargement met aussi Width et Height du détecteur à la taille de l'image.

Luminosité (Min / Max) : points noir et blanc de l'image superposée, exprimés en fraction de sa propre plage d'intensité (curseurs logarithmiques). Ils n'agissent que sur l'image expérimentale, pas sur la figure simulée.
Opacité : opacité de l'image superposée, de 0 (invisible) à 100 % (opaque). Réduisez-la pour voir la figure simulée en dessous.

L'orientation qui explique l'image est ensuite recherchée par l'un des deux moteurs.

Recherche Radon : compare des modèles cinématiques de bandes de Kikuchi à la carte de Radon (détection de droites) de l'image expérimentale. Elle fonctionne sans master pattern ; s'il en existe un, les candidats sont reclassés par une ZNCC robuste (corrélation croisée normalisée à moyenne nulle) avec la figure simulée.
Recherche par dictionnaire : engendre à partir du master pattern dynamique des figures de dictionnaire pour toutes les orientations et les compare toutes par ZNCC robuste. Elle exige le master pattern et prend quelques secondes, mais elle est plus fiable que la recherche Radon.

Rechercher les orientations candidates exécute le moteur sélectionné et liste jusqu'à 10 candidats, du meilleur au moins bon ; si un master pattern est disponible, le meilleur candidat est affiné à ±0,25°. Les colonnes sont :

Colonne	Signification
#	Rang (0 = le meilleur)
Score	Valeur z de l'évidence de bandes Radon
Bands	Bandes appariées / bandes prédites dans le champ de vision
ZNCC	Corrélation avec la figure simulée
Strong bands (hkl)	Indices des bandes appariées (recherche Radon uniquement)

Cliquer sur une ligne applique cette orientation à tout le programme : la figure simulée est redessinée par-dessus l'image expérimentale et l'orientation du cristal de toutes les autres fenêtres suit.

Calibrer la géométrie affine la géométrie du détecteur — centre de la figure (PC) et distance du détecteur (DD) — en alternance avec l'orientation, en maximisant la ZNCC entre les figures simulée et expérimentale. Cette fonction exige le master pattern, maintient l'inclinaison du détecteur fixe et réécrit le résultat dans les champs Coordonnées du centre du détecteur X/Y/Z. Comme le balayage du faisceau d'un MEB ne déplace le centre de la figure que d'une fraction de millimètre, une seule calibration au début d'une expérience suffit généralement pour toute une série d'images.

Voir aussi¶

Trajectoires électroniques — simulation Monte-Carlo de trajectoires électroniques / BSE utilisée pour la pondération angulaire/en énergie/en profondeur.
Simulateur de diffraction — diffraction électronique dynamique (ondes de Bloch).
Annexe A1. Systèmes de coordonnées — définitions des systèmes de coordonnées échantillon/détecteur.