电子轨迹¶
轨迹模拟器(蒙特卡罗法) 使用 蒙特卡罗法 计算电子在样品内部的轨迹:入射电子经历弹性和非弹性散射,由此累加统计背散射电子 (BSE) 的各种分布——射出方向、逸出时的能量、穿透深度和横向扩展。这些分布还为 12. EBSD 模拟 所用的角度/能量/深度加权提供数据。
窗口分为三列:左侧为 3D 轨迹视图,中间为 统计 和 BSE 方向分布 极射赤平投影,右侧为三个 直方图。样品的组成和密度取自主窗口中选中的晶体;此处只需设置束流能量、样品倾转和轨迹数。
键盘和鼠标快捷键¶
轨迹显示在 3D OpenGL 视图中。它采用 ReciPro 的标准 视图导航,但 平移已被禁用 — 请使用视图预设按钮跳转到标准取向。
| 快捷键 | 操作 |
|---|---|
| F1 | 打开本页在线手册 |
| 左键拖动 | 旋转模型 |
| 右键上下拖动,或鼠标滚轮 | 缩放 |
| CTRL + 右键双击 | 切换正射/透视投影 |
→ 全部窗口一览请参见 21. 键盘和鼠标快捷键。
计算条件¶
窗口顶部的控件用于设置一次运行:
- 模拟轨迹 :开始蒙特卡罗计算。底部状态栏分别显示轨迹计算、图表绘制和 3D 渲染所耗费的时间。
- Number of trajectories :要追踪的入射电子数。电子越多,下述各分布的统计噪声越小,但运行时间随之线性增加。
- 样品倾转 (°):样品表面绕 X 轴的倾转角。垂直入射时保持为 0;若要重现 EBSD 模拟器 的几何配置,请使用 −70°,大倾转角可提高背散射产额。
- 能量 (keV) / 波长 / Unit :入射束的加速电压,以及与之联动的经相对论修正的电子波长。该能量设定了弹性 (NIST Mott) 和非弹性(阻止本领 / IMFP)两种模型所用的动能。
散射模型本身不可由用户选择:弹性散射截面取自内置的 NIST Mott 表(超出其范围时退回到屏蔽 Rutherford 截面),阻止本领采用修正的 Jablonski (2008) 形式。实际使用的模型显示在 统计 中各数值的旁边。这些模型的具体内容请参见 衰减与输运。
3D 轨迹视图¶
红色轨迹表示在样品内被吸收的电子,橙色轨迹表示作为背散射电子逸出的电子。同心辅助圆以 nm(或 µm)标注,+X、+Y、+Z (=beam) 表示各坐标轴。
- 沿Z轴(=射束方向) / 沿X轴(旋转轴) / 沿表面法线 :将视图切换到标准方向。
- 待绘制的轨迹数 :在计算得到的轨迹中实际绘制多少条(若把 100,000 条全部画出,既看不清又很慢)。
- 绘制坐标轴 / 绘制辅助圆 :坐标轴箭头和距离标尺。
- 绘制样品内被吸收的轨迹 :同时绘制未能逸出的电子。
- 绘制逸出后的路径 :背散射电子离开表面后继续绘制其路径。
统计¶
当前束流能量下的各数值,括号中注明了得出各数值所用的模型。
- 散射截面(σ_E) (nm²) — 每个原子的总弹性散射截面。
- 弹性平均自由程(λ) (nm) — 相邻两次弹性散射之间的平均距离。
- 阻止本领(dE/ds) (eV/nm,负值) — 单位路径长度上损失的能量。
- 背散射电子系数,η (%) — 入射电子中再次经入射面射出的比例。BSE 像的衬度正是基于这一量。
- 平均BSE能量 (keV) — 背散射电子在逸出时刻的平均能量。
BSE 方向分布¶
背散射电子的角度分布,绘制在以表面法线方向为中心的极射赤平投影上。
- 频数 / 平均能量 / 能量标准差 :映射为颜色的量——各方向射出的电子数、其平均能量或该能量的离散程度。
- 绘制坐标轴 :叠加显示 +X / ±Y / ±Z 方向。
- Min / Max、分辨率、颜色 :色阶的上下限、直方图的角度分箱大小以及色彩映射。
直方图¶
背散射电子的三种分布,均归一化为单位面积。
逸出时的BSE能量分布¶
背散射电子 离开样品时仍携带的能量 (keV) 的直方图——而不是其能量损失。EBSD 模拟器用它来对 master pattern 的能量积分进行加权。
最大BSE沿表面平行距离¶
每个背散射电子在逸出之前 横向(平行于表面,nm)移动距离的直方图。它表示相互作用体积的横向尺寸,因而也就是 BSE 或 EBSD 测量固有的空间分辨率极限。
最大BSE穿透深度¶
每个背散射电子在逸出之前 垂直于表面 所达到的最大深度 (nm) 的直方图。EBSD 模拟器用它来对 master pattern 的深度积分进行加权。
另见¶
- EBSD 模拟
- EBSD 计算
- 衰减与输运 — 此处使用的弹性散射截面、阻止本领和射程。
- 动力学衍射(布洛赫波)
- HRTEM/STEM 模拟器
- 衍射模拟器



