Simulazione EBSD¶
Il Simulatore EBSD simula i pattern di diffrazione da retrodiffusione elettronica (EBSD) — pattern di Kikuchi — ottenuti in un microscopio elettronico a scansione (SEM), mediante calcoli di teoria dinamica. Calcola la distribuzione angolare/energetica/in profondità degli elettroni retrodiffusi (BSE) tramite una simulazione Monte-Carlo, costruisce un master pattern dinamico (a onde di Bloch) del cristallo e lo proietta sul rivelatore per l'orientazione corrente del cristallo.
La finestra è composta da tre colonne.
- Sinistra : condizioni di simulazione. Le schede selezionano Geometry (geometria campione/rivelatore e una vista 3D), BSE Distribution (distribuzioni degli elettroni retrodiffusi) e Overlays (linee di Kikuchi e altre annotazioni).
- Centro : il pattern EBSD (di Kikuchi) per l'orientazione corrente del cristallo.
- Destra : il master pattern indipendente dall'orientazione (proiezione 2D e sfera 3D).
Scorciatoie da tastiera e mouse¶
La vista centrale del pattern EBSD (di Kikuchi) e le viste del master pattern sulla destra rispondono ad azioni del mouse differenti.
| Scorciatoia | Azione |
|---|---|
| F1 | Apre questa pagina del manuale online |
| Trascinare con il tasto sinistro il pattern vicino al centro | Inclina il cristallo |
| Trascinare con il tasto sinistro l'area esterna del pattern | Ruota il cristallo |
| Doppio clic sul pattern | Seleziona la sotto-cella del rivelatore sotto il cursore e mostra le sue statistiche |
| Trascinare con il tasto sinistro una vista 3D (geometria / sfera master) | Ruotala |
| Trascinare con il tasto destro, o rotellina del mouse, su una vista 3D | Zoom |
| CTRL + doppio clic destro su una vista 3D | Commuta tra ortografica / prospettica |
| Trascinare / rotellina sul master pattern 2D | Sposta / zooma l'immagine |
Le viste 3D utilizzano la navigazione della vista standard di ReciPro (spostamento disabilitato).
→ Vedi 21. Scorciatoie da tastiera e mouse per una panoramica di tutte le finestre.
Flusso di lavoro¶
La pressione di Build Master Pattern esegue in ordine i passaggi seguenti.
- Simulazione Monte-Carlo dei BSE : utilizzando la composizione del cristallo corrente, la densità, la tensione di accelerazione e l'inclinazione del campione, circa 2,5 milioni di elettroni vengono tracciati all'interno del campione (diffusione elastica: sezioni d'urto di Mott/NIST; diffusione anelastica: modello di risposta dielettrica). Ciò produce la distribuzione congiunta di profondità di penetrazione × direzione di uscita × energia di uscita degli elettroni retrodiffusi.
- Selezione automatica degli intervalli : da tale distribuzione, l'intervallo di energia (dall'energia incidente fino a circa l'80° percentile della perdita di energia) e l'intervallo di profondità (fino a circa il 99° percentile della profondità di penetrazione) usati nel calcolo dinamico vengono impostati automaticamente.
- Costruzione del master pattern : per ogni energia e profondità, il problema di diffrazione dinamica (a onde di Bloch) viene risolto e integrato sulla sfera delle direzioni, pesato con la distribuzione Monte-Carlo, per fornire l'intensità di diffrazione retrodiffusa in ogni direzione. Il risultato è memorizzato su una griglia equiareale (di Rosca–Lambert).
- Proiezione sul rivelatore, con pesatura : per l'orientazione corrente del cristallo, l'intensità per la direzione sottesa da ciascun pixel del rivelatore viene cercata nel master pattern e disegnata come pattern di Kikuchi, opzionalmente pesata con la distribuzione angolare/energetica dei BSE.
Gli intervalli di energia e profondità vengono impostati automaticamente nei passaggi 1–2, ma possono essere regolati manualmente prima della costruzione.
Impostazioni SEM-EBSD¶
Condizioni SEM e campione¶
- Energy : tensione di accelerazione del fascio incidente (keV).
- Wavelength : lunghezza d'onda dell'elettrone (Å), collegata a Energy.
- Sample tilt : angolo di inclinazione del campione (tipicamente 70°). La forte inclinazione nell'EBSD aumenta la resa degli elettroni retrodiffusi.
Geometria EBSD¶
- Detector tilt : inclinazione del rivelatore (schermo a fosfori).
- Detector radius : raggio del rivelatore (mm); stabilisce il campo visivo angolare del pattern disegnato.
- Detector center : posizione (Y, Z) del centro del rivelatore rispetto al punto di impatto del fascio (mm).
La geometria può essere esaminata nella vista 3D della scheda Geometry.
La piastra grigia è il campione, il cilindro/cono verde è il rivelatore e il +Z (=beam) viola è il fascio incidente. Sono mostrati anche gli assi cristallini a / b / c (fissi al campione). I pulsanti Bird's-Eye View, Surface Normal, X Axis (Rotation Axis) e Z Axis (Beam Direction) allineano la vista alle direzioni standard. Vedi Appendice A1. Sistemi di coordinate per le definizioni dei sistemi di coordinate.
Distribuzione dei BSE¶
La scheda BSE Distribution mostra le distribuzioni Monte-Carlo degli elettroni retrodiffusi. Usa Simulate per ricalcolarle.
- Stereonet : distribuzione angolare (istogramma delle direzioni di uscita) degli elettroni retrodiffusi. Il centro è la direzione della normale alla superficie e il contorno giallo/arancione segna la regione sottesa dal rivelatore. Draw axes sovrappone gli assi cristallini e la scala dei colori (Min/Max, risoluzione, colore) è regolabile.
- ΔE (keV) : distribuzione della perdita di energia degli elettroni retrodiffusi.
- Depth (nm) : distribuzione della profondità finale di uscita degli elettroni retrodiffusi.
Queste distribuzioni sono calcolate dallo stesso motore Monte-Carlo di Traiettorie elettroniche e sono utilizzate per pesare il master pattern.
Overlays¶
La scheda Overlays configura le annotazioni disegnate sul pattern EBSD.
- Background color : colore di sfondo.
- Detector outline : il contorno del rivelatore. Show circle (perimetro) / Show mesh (griglia).
- Show Kikuchi lines : disegna le linee di Kikuchi. Line Width / Color e Apply structure factors to Kikuchi line intensity.
- Show Kikuchi line indices : mostra gli indici delle linee di Kikuchi (bande).
- Show zone axis indices : mostra gli indici degli assi di zona.
- Kikuchi line criteria : quali linee di Kikuchi disegnare: Structure factor (le prime N per fattore di struttura) oppure 1/d Cutoff (quelle con 1/d al di sotto di una soglia).
- Text settings : Text Size / Color delle etichette degli indici.
Master pattern¶
Il master pattern è l'intensità di diffrazione retrodiffusa su tutte le direzioni, calcolata in anticipo con la teoria dinamica tramite Build Master Pattern.
- Vista 2D (sinistra) : proiezione equiareale di un emisfero. Hemisphere seleziona l'emisfero proiettato (+Z / −Z).
- Vista 3D (destra) : una sfera con l'intensità mappata su di essa. Può essere ruotata con il mouse e un riquadro in alto a destra mostra gli assi cristallini sincronizzati (a/b/c). Axis Labels / Axis Arrows commutano le etichette/frecce e View Along guarda lungo un asse di zona scelto [u v w].
- Min / Max, Polarity, Color : intervallo di intensità visualizzato, polarità e scala dei colori.
- Cursori Energy / Depth : selezionano la sezione di energia/profondità da visualizzare.
- Ciascuna vista può essere inviata negli appunti con Copy.
Parametri della simulazione dinamica¶
- Number of diffracted waves : numero di fasci diffratti (onde) inclusi nel calcolo a onde di Bloch. Più onde sono più accurate ma più lente.
- Grid : risoluzione della griglia del master pattern (predefinito 256).
- Energy from … to … with step of … : intervallo di energia e passo su cui si integra (keV); impostato automaticamente dal risultato Monte-Carlo.
- Thickness from … to … with step of … : intervallo di profondità e passo su cui si integra (nm); impostato anch'esso automaticamente.
- Use non-local absorption model : usa la forma di assorbimento non locale.
- Include TDS background intensities : include il fondo da diffusione termica diffusa (TDS).
Pattern EBSD¶
Il pannello centrale mostra il pattern EBSD (a bande di Kikuchi) per l'orientazione corrente del cristallo.
- Show Dynamical EBSD Pattern (Master Pattern Required) : proietta sul rivelatore il master pattern costruito.
- Show overlays : disegna gli overlay (sotto), come le linee di Kikuchi e gli indici.
- Output parameters
- Show image with BSE angular/energy distributions : se selezionata, il pattern viene composto pesando con la distribuzione dei BSE (energia, profondità, direzione) anziché con una singola sezione.
- Energy / Depth : quando l'opzione precedente è disattivata, seleziona la sezione di energia/profondità da visualizzare.
- Brightness (Min/Max), Polarity, Color : intervallo di luminosità, polarità e scala dei colori.
- Copy : copia il pattern negli appunti.
Vedi anche¶
- Traiettorie elettroniche — Simulazione Monte-Carlo delle traiettorie elettroniche / dei BSE usata per la pesatura angolare/energetica/in profondità.
- Simulatore di diffrazione — diffrazione elettronica dinamica (a onde di Bloch).
- Appendice A1. Sistemi di coordinate — definizioni dei sistemi di coordinate del campione/rivelatore.