EBSD 模拟¶
EBSD 模拟器 使用动力学理论计算，模拟在扫描电子显微镜 (SEM) 中获得的电子背散射衍射 (EBSD) 花样——菊池花样。它通过蒙特卡罗模拟计算背散射电子 (BSE) 的角度/能量/深度分布，构建晶体的动力学 (布洛赫波) master pattern，并将其投影到当前晶体取向对应的探测器上。
该窗口分为三列。
- 左侧 : 模拟条件。各选项卡用于选择 Geometry（样品/探测器几何及 3D 视图）、BSE Distribution（背散射电子分布）以及 Overlays（菊池线及其他标注）。
- 中间 : 当前晶体取向对应的 EBSD（菊池）花样。
- 右侧 : 与取向无关的 master pattern（2D 投影和 3D 球面）。
键盘与鼠标快捷键¶
中间的 EBSD（菊池）花样视图和右侧的 master pattern 视图响应不同的鼠标操作。
| 快捷键 | 操作 |
|---|---|
| F1 | 打开本页在线手册 |
| 在花样中心附近左键拖动 | 倾斜晶体 |
| 在花样外侧区域左键拖动 | 旋转晶体 |
| 双击花样 | 选取光标下的探测器子单元并显示其统计信息 |
| 在 3D 视图（几何 / master 球面）中左键拖动 | 旋转视图 |
| 在 3D 视图中右键拖动或滚动鼠标滚轮 | 缩放 |
| CTRL + 在 3D 视图中右键双击 | 切换正交 / 透视投影 |
| 在 2D master pattern 上拖动 / 滚轮 | 平移 / 缩放图像 |
3D 视图使用 ReciPro 的标准视图导航（已禁用平移）。
→ 参见 21. 键盘与鼠标快捷键，可一览所有窗口。
工作流程¶
按下 Build Master Pattern 会依次执行以下步骤。
- 蒙特卡罗 BSE 模拟 : 使用当前的晶体组成、密度、加速电压和样品倾斜，在样品内部追踪约 250 万个电子（弹性散射：Mott/NIST 截面；非弹性散射：介电响应模型）。由此得到背散射电子的穿透深度 × 出射方向 × 出射能量的联合分布。
- 自动范围选择 : 根据该分布，自动设定动力学计算中所用的能量范围（从入射能量到能量损失约第 80 百分位）和深度范围（到穿透深度约第 99 百分位）。
- master pattern 构建 : 对每个能量和深度，求解动力学衍射 (布洛赫波) 问题，并按蒙特卡罗分布加权，在方向球面上积分，从而给出每个方向上的背散射衍射强度。结果存储在等面积 (Rosca–Lambert) 网格上。
- 带加权的探测器投影 : 对当前晶体取向，从 master pattern 中查找每个探测器像素所张方向对应的强度，并绘制为菊池花样，可选地用 BSE 的角度/能量分布加权。
能量范围和深度范围在第 1–2 步中自动设定，但可在构建前手动调整。
SEM-EBSD 设置¶
SEM 与样品条件¶
- Energy : 入射束的加速电压 (keV)。
- Wavelength : 电子波长 (Å)，与 Energy 关联。
- Sample tilt : 样品倾斜角（通常为 70°）。EBSD 中较大的倾斜可提高背散射电子产额。
EBSD 几何¶
- Detector tilt : 探测器（荧光屏）的倾斜。
- Detector radius : 探测器半径 (mm)；决定所绘花样的角度视场。
- Detector center : 探测器中心相对于束流入射点的位置 (Y, Z) (mm)。
可在 Geometry 选项卡的 3D 视图中查看几何。
灰色板为样品，绿色圆柱/圆锥为探测器，紫色的 +Z (=beam) 为入射束。同时显示晶体 a / b / c 轴（固定于样品）。按钮 Bird's-Eye View、Surface Normal、X Axis (Rotation Axis) 和 Z Axis (Beam Direction) 可将视图对齐到标准方向。坐标系定义参见附录 A1. 坐标系。
BSE 分布¶
BSE Distribution 选项卡显示蒙特卡罗背散射电子分布。使用 Simulate 重新计算它们。
- Stereonet : 背散射电子的角度分布（出射方向的直方图）。中心为表面法线方向，黄/橙色轮廓标出探测器所张的区域。Draw axes 叠加晶轴，色阶（Min/Max、分辨率、颜色）可调。
- ΔE (keV) : 背散射电子的能量损失分布。
- Depth (nm) : 背散射电子最终出射深度的分布。
这些分布由与电子轨迹相同的蒙特卡罗引擎计算，用于对 master pattern 加权。
Overlays¶
Overlays 选项卡用于配置绘制在 EBSD 花样上的标注。
- Background color : 背景颜色。
- Detector outline : 探测器轮廓。Show circle（周界）/ Show mesh（网格）。
- Show Kikuchi lines : 绘制菊池线。Line Width / Color，以及 Apply structure factors to Kikuchi line intensity。
- Show Kikuchi line indices : 显示菊池线（带）的指数。
- Show zone axis indices : 显示晶带轴指数。
- Kikuchi line criteria : 选择绘制哪些菊池线：Structure factor（按结构因子排名前 N 的）或 1/d Cutoff（1/d 低于阈值的）。
- Text settings : 指数标签的 Text Size / Color。
Master pattern¶
master pattern 是所有方向上的背散射衍射强度，由动力学理论通过 Build Master Pattern 预先计算。
- 2D 视图（左）: 半球的等面积投影。Hemisphere 选择投影的半球 (+Z / −Z)。
- 3D 视图（右）: 将强度映射到其上的球面。可用鼠标旋转，右上角的插图显示同步的晶轴 (a/b/c)。Axis Labels / Axis Arrows 切换标签/箭头，View Along 沿选定的晶带轴 [u v w] 俯视。
- Min / Max、Polarity、Color : 显示的强度范围、极性和色阶。
- Energy / Depth 滑块 : 选择要显示的能量/深度切片。
- 任一视图都可用 Copy 发送到剪贴板。
动力学模拟参数¶
- Number of diffracted waves : 布洛赫波计算中纳入的衍射束（波）数量。波数越多越精确，但越慢。
- Grid : master pattern 网格的分辨率（默认 256）。
- Energy from … to … with step of … : 积分的能量范围和步长 (keV)；由蒙特卡罗结果自动设定。
- Thickness from … to … with step of … : 积分的深度范围和步长 (nm)；同样自动设定。
- Use non-local absorption model : 使用非局域吸收形式。
- Include TDS background intensities : 纳入热漫散射 (TDS) 背景。
EBSD 花样¶
中间面板显示当前晶体取向对应的 EBSD（菊池带）花样。
- Show Dynamical EBSD Pattern (Master Pattern Required) : 将构建好的 master pattern 投影到探测器上。
- Show overlays : 绘制覆盖标注（如下），例如菊池线和指数。
- Output parameters
- Show image with BSE angular/energy distributions : 勾选时，花样通过用 BSE 分布（能量、深度、方向）加权合成，而非使用单一切片。
- Energy / Depth : 关闭上述选项时，选择要显示的能量/深度切片。
- Brightness (Min/Max)、Polarity、Color : 亮度范围、极性和色阶。
- Copy : 将花样复制到剪贴板。
另请参见¶
- 电子轨迹 — 用于角度/能量/深度加权的蒙特卡罗电子轨迹 / BSE 模拟。
- 衍射模拟器 — 动力学 (布洛赫波) 电子衍射。
- 附录 A1. 坐标系 — 样品/探测器坐标系的定义。