EBSDシミュレーション (EBSD Simulation)¶

EBSDシミュレータ は、走査電子顕微鏡（SEM）で得られる電子線後方散乱回折（EBSD）パターン（菊池パターン）を、第一原理的にシミュレーションします。後方散乱電子（BSE）の方位・エネルギー・侵入深さの分布をモンテカルロ法で求め、結晶の動力学回折（ブロッホ波法）による マスターパターン を計算し、現在の結晶方位に対して検出器面へ投影します。

ウィンドウは3列で構成されます。

左列 — シミュレーション条件。タブで SEM-EBSD設定（試料・検出器の幾何条件と3Dビュー）、BSE分布（後方散乱電子分布）、補助図形（菊池線などのオーバーレイ）を切り替えます。
中央列 — 現在の結晶方位に対するEBSD（菊池）パターン。
右列 — 方位に依存しないマスターパターン（2D投影・3D球）。

シミュレーションの流れ¶

マスターパターンを構築 を押すと、以下が順に実行されます。

モンテカルロBSEシミュレーション — 現在の結晶組成・密度・加速電圧・試料傾斜を使い、約250万本の電子を試料中で追跡します（弾性散乱: Mott/NIST 断面積、非弾性散乱: 誘電応答モデル）。後方散乱電子の「侵入深さ × 射出方位 × 射出エネルギー」の同時分布が得られます。
レンジの自動決定 — 上記分布から、動力学計算に使うエネルギー範囲（入射エネルギーからエネルギー損失の約80パーセンタイルまで）と深さ範囲（侵入深さの約99パーセンタイルまで）が自動的に設定されます。
マスターパターンの構築 — 各エネルギー・各深さについて動力学回折（ブロッホ波法）を解き、モンテカルロ分布で重み付けして全方向（球面）の後方散乱回折強度を積算します。結果は等面積（Rosca–Lambert）格子に格納されます。
検出器面への投影と重み付け — 現在の結晶方位に対して、検出器の各画素が見込む方向の強度をマスターパターンから引き、菊池パターンとして描画します。必要に応じてBSEの方位・エネルギー分布で重み付けします。

エネルギー範囲・深さ範囲などはステップ1・2で自動設定されますが、構築前に手動で調整することもできます。

SEMのセッティング¶

エネルギー — 入射電子線の加速電圧（keV）。
波長 — 電子線の波長（Å）。エネルギーと連動します。
Sample tilt — 試料の傾斜角（通常70°）。EBSDでは試料を大きく傾けることで後方散乱電子の収量を高めます。

EBSDのセッティング¶

検出器の傾き — 検出器（蛍光板）の傾き。
検出器の半径 — 検出器の半径（mm）。描画されるパターンの視野角を決めます。
検出器の中心位置 — 照射点を原点とした検出器中心の位置（Y, Z）（mm）。

幾何条件は SEM-EBSD設定 タブの3Dビューで確認できます。

灰色の板が試料、緑の円筒/円錐が検出器、紫の +Z (=beam) が入射電子線です。試料に固定された結晶の a / b / c 軸も表示されます。鳥瞰図・表面法線方向・X軸 (試料回転軸)・Z軸 (電子線入射方向) のボタンで標準的な視点に切り替えられます。座標系の定義は Appendix A2. 検出器座標系を参照してください。

BSE分布¶

BSE分布 タブには、モンテカルロで求めた後方散乱電子の分布が表示されます。分布を計算 で再計算できます。

ステレオネット — 後方散乱電子の角度分布（射出方向のヒストグラム）。中心が表面法線方向で、黄/橙の枠は検出器が見込む領域を示します。軸を描画 で結晶軸を重ねられます。色スケール（Min / Max・Resolution・Color）を調整できます。
ΔE (keV) — 後方散乱電子のエネルギー損失分布。
深さ (nm) — 後方散乱電子の最終的な侵入（脱出）深さ分布。

これらの分布は電子飛程と同じモンテカルロエンジンで計算され、マスターパターンの重み付けに使われます。

マスターパターン¶

マスターパターンは、方位に依存しない全方向の後方散乱回折強度です。マスターパターンを構築 で動力学理論により計算します。

2D表示（左） — 半球の等面積投影。半球で投影する半球（+Z / −Z）を選びます。
3D表示（右） — 強度をマッピングした球。マウスで回転でき、右上のインセットに結晶軸（a/b/c）が同期表示されます。結晶軸のラベル / 結晶軸の3D表示 で軸ラベル・軸矢印の表示を切り替え、指定軸から投影 で指定したゾーン軸 [u v w] 方向から眺めます。
Min. / Max.・ネガ/ポジ・色 — 表示強度の範囲、ネガ/ポジ、カラースケール。
Energy / Depth スライダー — 表示するエネルギー・深さスライスを選択します。
いずれの図も コピー でクリップボードへコピーできます。

動力学計算のパラメータ¶

計算に取り入れる波の数 — ブロッホ波計算に取り入れる回折波（ビーム）の本数。多いほど精密ですが計算時間が増えます。
グリッド — マスターパターン格子の分解能（既定256）。
エネルギー範囲（… ～ … ステップ …） — 積算するエネルギー範囲とステップ（keV）。モンテカルロ結果から自動設定されます。
深さ範囲（… ～ … ステップ …） — 積算する深さ範囲とステップ（nm）。同じく自動設定されます。
非局所形式の吸収モデルを使う — 非局所形式の吸収モデルを使います。
熱散漫散乱 (TDS) 由来のバックグラウンドを含める — 熱散漫散乱由来のバックグラウンド強度を含めます。

EBSDパターン¶

中央パネルに、現在の結晶方位に対するEBSD（菊池バンド）パターンが表示されます。

動力学EBSDパターンを表示 (要マスターパターン構築) — 構築済みのマスターパターンを検出器面へ投影します。
補助図形を表示 — 菊池線・指数などのオーバーレイ（下記）を重ねます。
出力パラメータ
後方散乱電子のエネルギー・方位分布を考慮して画像を合成 — チェックすると、単一スライスではなくBSE分布（エネルギー・深さ・方位）で重み付けして合成します。
Energy / Depth — 上記をオフにしたとき、表示するエネルギー・深さスライスを指定します。
明るさ（最小 / 最大）・ネガ/ポジ・カラー — 明るさの範囲、ネガ/ポジ、カラースケール。
コピー — パターンをクリップボードにコピーします。

補助図形¶

補助図形 タブで、パターンに重ねるオーバーレイを設定します。

背景色 — 背景色。
検出器の輪郭 — 検出器の輪郭。円を表示（外周円）・メッシュを表示（格子）。
菊池線を表示 — 菊池線を描画。線の太さ・色、構造因子を線の色に反映。
菊池線の指数を表示 — 菊池線（バンド）の指数表示。
晶帯軸の指数を表示 — 晶帯軸の指数表示。
菊池線の範囲 — 描画する菊池線の選定基準。構造因子（上位 N 本＝構造因子の大きい順）または 1/dの閾値（1/d がしきい値以下）を選びます。
文字設定 — 指数ラベルの サイズ（文字サイズ）・色。