Simulação EBSD¶

O Simulador EBSD simula os padrões de difração de elétrons retroespalhados (EBSD) — padrões de Kikuchi — obtidos em um microscópio eletrônico de varredura (MEV), usando cálculos da teoria dinâmica. Ele calcula a distribuição angular/de energia/de profundidade dos elétrons retroespalhados (BSE) por meio de uma simulação de Monte Carlo, constrói um master pattern dinâmico (de ondas de Bloch) do cristal e o projeta sobre o detector para a orientação atual do cristal. Também é possível carregar uma imagem EBSD experimental e indexá-la: a orientação que melhor a explica é procurada automaticamente (Imagem experimental).

A janela possui três colunas.

Esquerda : condições da simulação. As abas selecionam Geometria (geometria da amostra/detector e uma vista 3D), Distribuição BSE (distribuições dos elétrons retroespalhados) e Sobreposições (linhas de Kikuchi e outras anotações).
Centro : o padrão EBSD (de Kikuchi) para a orientação atual do cristal. Abaixo dele, as abas selecionam Parâmetros de saída e Imagem experimental.
Direita : o master pattern independente da orientação, nas abas 2D e 3D.

A barra de status na parte inferior mostra o andamento do cálculo em execução e um resumo do seu resultado.

Atalhos de teclado e mouse¶

A vista central do padrão EBSD (de Kikuchi) e as vistas do master pattern do lado direito respondem a diferentes ações do mouse.

Atalho	Ação
`F1`	Abrir esta página do manual on-line
Arrastar com o botão esquerdo o padrão perto do centro	Inclinar o cristal
Arrastar com o botão esquerdo a área externa do padrão	Girar o cristal
Clique duplo no padrão	Selecionar a subcélula do detector sob o cursor e mostrar suas estatísticas
Soltar um arquivo de imagem sobre a janela	Carregá-lo como imagem EBSD experimental
Arrastar com o botão esquerdo uma vista 3D (geometria / esfera master)	Rotacionar
Arrastar com o botão direito, ou roda do mouse, em uma vista 3D	Zoom
`CTRL` + Clique duplo direito em uma vista 3D	Alternar ortográfica / perspectiva
Arrastar / roda do mouse no master pattern 2D	Deslocar / aplicar zoom à imagem

As vistas 3D usam a navegação de vista padrão do ReciPro (deslocamento desativado).

→ Consulte 21. Atalhos de teclado e mouse para uma visão geral de todas as janelas.

Fluxo de trabalho¶

Pressionar Criar master pattern executa as seguintes etapas em ordem.

Simulação BSE de Monte Carlo : usando a composição atual do cristal, a densidade, a tensão de aceleração e a inclinação da amostra, cerca de 2,5 milhões de elétrons são rastreados dentro da amostra (espalhamento elástico: seções de choque de Mott/NIST; espalhamento inelástico: modelo de resposta dielétrica). Isso fornece a distribuição conjunta de profundidade de penetração × direção de saída × energia de saída dos elétrons retroespalhados.
Seleção automática de faixa : a partir dessa distribuição, a faixa de energia (da energia incidente até cerca do 80º percentil da perda de energia) e a faixa de profundidade (até cerca do 99º percentil da profundidade de penetração) usadas no cálculo dinâmico são definidas automaticamente.
Construção do master pattern : para cada energia e profundidade, o problema da difração dinâmica (ondas de Bloch) é resolvido e integrado sobre a esfera de direções, ponderado pela distribuição de Monte Carlo, para fornecer a intensidade da difração retroespalhada em todas as direções. O resultado é armazenado em uma grade de área igual (Rosca–Lambert).
Projeção sobre o detector, com ponderação : para a orientação atual do cristal, a intensidade da direção subtendida por cada pixel do detector é consultada no master pattern e desenhada como o padrão de Kikuchi, opcionalmente ponderada pela distribuição angular/de energia dos BSE.

As faixas de energia e profundidade são definidas automaticamente nas etapas 1–2, mas podem ser ajustadas manualmente antes da construção.

Geometria¶

Condições do SEM & da amostra¶

Energy : tensão de aceleração do feixe incidente (keV).
Wavelength : comprimento de onda do elétron, vinculado a Energy. Unit seleciona Å ou nm.
Sample tilt : ângulo de inclinação da amostra (tipicamente −70°). A grande inclinação no EBSD aumenta o rendimento de elétrons retroespalhados.

Geometria EBSD¶

O detector (tela de fósforo) é um retângulo definido por uma contagem de pixels e um tamanho de pixel.

Tamanho e inclinação : Tilt é a inclinação do plano do detector (°); Width e Height são o número de pixels do detector.
Resolução : o tamanho físico de um pixel do detector (mm/px). O tamanho físico do detector é, portanto, Width × Resolução por Height × Resolução.
Coordenadas do centro do detector : posição X, Y, Z do centro do detector em relação ao ponto de impacto do feixe (mm). Y e Z, junto com a inclinação, determinam o comprimento de câmara; X é o deslocamento esquerda-direita.

Ao carregar uma imagem experimental, Width e Height passam a ser o tamanho da imagem, de modo que um pixel do detector corresponda a um pixel da imagem (a Resolução não é alterada).

A geometria pode ser inspecionada na vista 3D na aba Geometria.

A placa cinza é a amostra, a placa retangular verde é o detector e o +Z (=beam) roxo é o feixe incidente. Os eixos cristalinos a / b / c (fixos à amostra) também são mostrados. Os botões Vista aérea, Normal à superfície, Eixo X (eixo de rotação) e Eixo Z (direção do feixe) alinham a vista a direções padrão. Consulte o Apêndice A1. Sistemas de coordenadas para as definições dos sistemas de coordenadas.

Distribuição BSE¶

A aba Distribuição BSE mostra as distribuições de Monte Carlo dos elétrons retroespalhados. Use Simular para recalculá-las.

Stereonet : distribuição angular (histograma das direções de saída) dos elétrons retroespalhados. O centro é a direção da normal à superfície, e o contorno amarelo marca a região retangular subtendida pelo detector. Desenhar eixos sobrepõe os eixos cristalinos, e a escala de cores (Min / Max, Resolution, Cor) é ajustável.
ΔE (keV) : distribuição da perda de energia dos elétrons retroespalhados.
Profundidade (nm) : distribuição da profundidade em que os elétrons retroespalhados detectados sofreram seu último evento de espalhamento inelástico — a mesma definição de profundidade que pondera o master pattern.

Essas distribuições são calculadas pelo mesmo mecanismo de Monte Carlo das Trajetórias eletrônicas e são usadas para ponderar o master pattern.

Sobreposições¶

A aba Sobreposições configura as anotações desenhadas sobre o padrão EBSD.

Background color : cor de fundo.
Contorno do detector : o contorno do detector. Mostrar contorno (o retângulo amarelo na borda do detector) / Mostrar malha (grade de divisão).
Mostrar linhas de Kikuchi : desenhar linhas de Kikuchi. Largura da linha / Cor e Aplicar fatores de estrutura à intensidade das linhas de Kikuchi (cada linha se funde ao fundo em proporção ao seu fator de estrutura).
Critérios das linhas de Kikuchi : quais linhas de Kikuchi desenhar: Fator de estrutura (as Top N por fator de estrutura) ou Corte 1/d (aquelas com 1/d abaixo de um limiar, nm⁻¹).
Mostrar índices das linhas de Kikuchi : mostrar os índices das linhas de Kikuchi (bandas).
Mostrar índices dos eixos de zona : mostrar os índices dos eixos de zona.
Configurações de texto : Tamanho do texto / Cor dos rótulos de índice.

Master pattern¶

O master pattern é a intensidade da difração retroespalhada em todas as direções, calculada antecipadamente pela teoria dinâmica com Criar master pattern (Parar interrompe o cálculo em execução).

Aba 2D : projeção de área igual (de Lambert) de um hemisfério. Hemisfério seleciona o hemisfério projetado (+Z / −Z).
Aba 3D : uma esfera com a intensidade mapeada sobre ela. Pode ser rotacionada com o mouse, e um quadro no canto superior direito mostra os eixos cristalinos sincronizados (a/b/c). Rótulos dos eixos / Setas dos eixos alternam os rótulos/setas, e Ver na direção olha ao longo do eixo de zona [u v w] informado ao lado.
Controles deslizantes Energy / Depth : selecionam a fatia de energia/profundidade da pré-visualização.
Qualquer das vistas pode ser enviada para a área de transferência com Copiar.

Parâmetros de simulação dinâmica¶

Number of diffracted waves : número de feixes difratados (ondas) incluídos no cálculo de ondas de Bloch. Mais ondas são mais precisas, mas mais lentas.
Grade : resolução da grade do master pattern (padrão 256).
Energy from … to … with step of … : faixa de energia e passo integrados (keV); definidos automaticamente a partir do resultado de Monte Carlo.
Thickness from … to … with step of … : faixa de profundidade e passo integrados (nm); também definidos automaticamente.
Absorção não local : usar a forma de absorção não local.
Fundo TDS : incluir o fundo do espalhamento térmico difuso (TDS).

Padrão EBSD¶

O painel central mostra o padrão EBSD (de bandas de Kikuchi) para a orientação atual do cristal. A barra acima do padrão controla o que é desenhado e como é copiado.

EBSD dinâmico : projeta o master pattern construído sobre o detector; desmarcado, resta apenas o fundo.
Sobreposições : desenha as linhas de Kikuchi, os índices e o contorno do detector configurados na aba Sobreposições.
Imagem experimental : sobrepõe a imagem experimental carregada (veja abaixo).
Inverter E-D : espelha o padrão e todas as suas sobreposições da esquerda para a direita. Desmarcado (padrão) é a vista do detector em direção à amostra, isto é, o padrão como uma câmera EBSD o registra; marque-o apenas se a sua imagem experimental tiver a quiralidade oposta.
Resolution (mm/px) e Size (W×H) (px) : resolução e tamanho da vista exibida.
Copiar : copia o padrão para a área de transferência, usando a faixa e o formato selecionados ao lado.
Vista atual copia a área exibida no momento (com o deslocamento e o zoom atuais); Detector copia apenas a área do detector, caso em que o contorno amarelo é omitido para que a imagem termine exatamente na borda do detector.
emf copia um Enhanced Metafile, mantendo as linhas de Kikuchi e os rótulos de índice como vetores; bmp rasteriza tudo.
Ajustar à resolução do detector copia com um pixel de imagem por pixel do detector (o lado maior é limitado a 4096 px). Desmarcado, é usada a resolução da tela.

Parâmetros de saída¶

Mostrar imagem com distribuições angulares/de energia de BSE : quando marcado, o padrão é composto por ponderação com a distribuição BSE (energia, profundidade, direção) em vez de uma única fatia.
Energy / Depth : quando a opção acima está desligada, seleciona a fatia de energia/profundidade a ser exibida.
Brilho (Min / Max), Polaridade, Cor : faixa de brilho, polaridade e escala de cores.

Imagem experimental¶

Solte um arquivo de imagem EBSD (TIFF, PNG, BMP ou JPEG; TIFF de 16 bits é lido em profundidade total) em qualquer ponto da janela para carregá-lo como padrão experimental. Ele é desenhado sobre a área do detector — acima do padrão simulado e abaixo das sobreposições de linhas de Kikuchi —, de modo que a simulação possa ser comparada diretamente com a medida. O carregamento também define Width e Height do detector com o tamanho da imagem.

Brilho (Min / Max) : pontos de preto e de branco da imagem sobreposta, como fração da sua própria faixa de intensidade (controles logarítmicos). Atuam somente sobre a imagem experimental, não sobre o padrão simulado.
Opacidade : opacidade da imagem sobreposta, de 0 (invisível) a 100 % (opaca). Reduza-a para ver o padrão simulado por baixo.

A orientação que explica a imagem é então procurada por um de dois mecanismos.

Busca Radon : compara modelos cinemáticos de bandas de Kikuchi com o mapa de Radon (detecção de retas) da imagem experimental. Funciona sem master pattern; havendo um, os candidatos são reordenados por uma ZNCC robusta (correlação cruzada normalizada de média zero) com o padrão simulado.
Busca por dicionário : gera, a partir do master pattern dinâmico, padrões de dicionário para todas as orientações e compara todos eles por ZNCC robusta. Requer o master pattern e leva alguns segundos, mas é mais confiável que a busca Radon.

Procurar candidatos de orientação executa o mecanismo selecionado e lista até 10 candidatos, do melhor para o pior; havendo um master pattern, o melhor candidato é refinado até ±0,25°. As colunas são:

Coluna	Significado
#	Posição (0 = melhor)
Score	Valor z da evidência de bandas de Radon
Bands	Bandas correspondidas / bandas previstas no campo de visão
ZNCC	Correlação com o padrão simulado
Strong bands (hkl)	Índices das bandas correspondidas (apenas busca Radon)

Clicar em uma linha aplica essa orientação a todo o programa: o padrão simulado é redesenhado sobre o experimental e a orientação do cristal de todas as outras janelas o acompanha.

Calibrar geometria refina a geometria do detector — centro do padrão (PC) e distância do detector (DD) — alternadamente com a orientação, maximizando a ZNCC entre os padrões simulado e experimental. Requer o master pattern, mantém a inclinação do detector fixa e grava o resultado de volta nos campos Coordenadas do centro do detector X/Y/Z. Como a varredura do feixe de um MEV desloca o centro do padrão apenas uma fração de milímetro, normalmente basta uma calibração no início do experimento para toda uma série de imagens.

Veja também¶

Trajetórias eletrônicas — simulação de Monte Carlo de trajetórias eletrônicas / BSE usada para a ponderação angular/de energia/de profundidade.
Simulador de difração — difração eletrônica dinâmica (de ondas de Bloch).
Apêndice A1. Sistemas de coordenadas — definições dos sistemas de coordenadas da amostra/detector.