EBSD 模擬¶
EBSD 模擬器 使用動力學理論計算，模擬在掃描式電子顯微鏡 (SEM) 中取得的電子背向散射繞射 (EBSD) 圖樣——菊池圖樣 (Kikuchi pattern)。它以蒙地卡羅 (Monte-Carlo) 模擬計算背向散射電子 (BSE) 的角度／能量／深度分布，建立晶體的動力學 (布洛赫波) master pattern，並依當前晶體取向將其投影到偵測器上。
此視窗有三欄。
- 左欄：模擬條件。各索引標籤可選擇 Geometry（試樣／偵測器幾何與 3D 檢視）、BSE Distribution（背向散射電子分布）以及 Overlays（菊池線與其他標註）。
- 中欄：當前晶體取向的 EBSD (菊池) 圖樣。
- 右欄：與取向無關的 master pattern（2D 投影與 3D 球面）。
鍵盤與滑鼠快捷鍵¶
中央的 EBSD (菊池) 圖樣與右側的 master pattern 檢視會對不同的滑鼠操作做出反應。
| Shortcut | Action |
|---|---|
| F1 | 開啟線上手冊的此頁 |
| 在圖樣中央附近左鍵拖曳 | 傾斜晶體 |
| 在圖樣外側區域左鍵拖曳 | 旋轉晶體 |
| 雙擊圖樣 | 選取游標下的偵測器子格並顯示其統計資料 |
| 在 3D 檢視（幾何／master 球面）左鍵拖曳 | 旋轉 |
| 在 3D 檢視上右鍵拖曳或滾動滑鼠滾輪 | 縮放 |
| CTRL + 在 3D 檢視上右鍵雙擊 | 切換正交／透視投影 |
| 在 2D master pattern 上拖曳／滾輪 | 平移／縮放影像 |
3D 檢視使用 ReciPro 的標準 檢視導覽（已停用平移）。
→ 請參閱 21. 鍵盤與滑鼠快捷鍵 以一覽所有視窗。
工作流程¶
按下 Build Master Pattern 會依序執行下列步驟。
- 蒙地卡羅 BSE 模擬：使用當前晶體組成、密度、加速電壓與試樣傾斜，追蹤試樣內部約 250 萬個電子（彈性散射：Mott/NIST 截面；非彈性散射：介電響應模型）。這會得到背向散射電子的 穿透深度 × 出射方向 × 出射能量 之聯合分布。
- 自動範圍選擇：從該分布自動設定動力學計算所使用的能量範圍（從入射能量往下至約能量損失的第 80 百分位數）與深度範圍（至約穿透深度的第 99 百分位數）。
- 建立 master pattern：對於每個能量與深度，求解動力學繞射 (布洛赫波) 問題並在方向球面上積分，以蒙地卡羅分布加權，得到每個方向的背向散射繞射強度。結果儲存於等面積 (Rosca–Lambert) 網格上。
- 投影到偵測器並加權：對於當前晶體取向，在 master pattern 中查出每個偵測器像素所對應方向的強度，並繪製為菊池圖樣，可選擇以 BSE 角度／能量分布加權。
能量與深度範圍在步驟 1–2 中自動設定，但在建立前可手動調整。
SEM-EBSD 設定¶
SEM 與試樣條件¶
- Energy：入射束的加速電壓 (keV)。
- Wavelength：電子波長 (Å)，與 Energy 連動。
- Sample tilt：試樣傾斜角（通常為 70°）。EBSD 中的大傾角可增加背向散射電子的產率。
EBSD 幾何¶
- Detector tilt：偵測器（螢光屏）的傾斜。
- Detector radius：偵測器的半徑 (mm)；設定所繪圖樣的角度視場。
- Detector center：偵測器中心相對於束流撞擊點的位置 (Y, Z) (mm)。
幾何可在 Geometry 索引標籤的 3D 檢視中檢視。
灰色平板為試樣，綠色圓柱／圓錐為偵測器，紫色的 +Z (=beam) 為入射束。同時也顯示晶體的 a / b / c 軸（固定於試樣）。Bird's-Eye View、Surface Normal、X Axis (Rotation Axis) 與 Z Axis (Beam Direction) 等按鈕可將檢視對齊至標準方向。座標系的定義請參閱 附錄 A1. 座標系。
BSE 分布¶
BSE Distribution 索引標籤顯示蒙地卡羅背向散射電子分布。使用 Simulate 重新計算它們。
- Stereonet：背向散射電子的角度分布（出射方向的直方圖）。中心為表面法線方向，黃／橙色輪廓標示偵測器所涵蓋的區域。Draw axes 會疊加晶體軸，且色階（Min/Max、解析度、顏色）可調整。
- ΔE (keV)：背向散射電子的能量損失分布。
- Depth (nm)：背向散射電子最終出射深度的分布。
這些分布由與 電子軌跡 相同的蒙地卡羅引擎計算，並用於對 master pattern 加權。
Overlays¶
Overlays 索引標籤設定繪製於 EBSD 圖樣上的標註。
- Background color：背景顏色。
- Detector outline：偵測器輪廓。Show circle（外緣）／Show mesh（網格）。
- Show Kikuchi lines：繪製菊池線。Line Width / Color，以及 Apply structure factors to Kikuchi line intensity。
- Show Kikuchi line indices：顯示菊池線（帶）的指數。
- Show zone axis indices：顯示晶帶軸指數。
- Kikuchi line criteria：要繪製哪些菊池線：Structure factor（依結構因子取前 N 個）或 1/d Cutoff（1/d 低於閾值者）。
- Text settings：指數標籤的 Text Size / Color。
Master pattern¶
master pattern 是所有方向上的背向散射繞射強度，事先以動力學理論透過 Build Master Pattern 計算而得。
- 2D 檢視（左）：半球的等面積投影。Hemisphere 選擇所投影的半球 (+Z / −Z)。
- 3D 檢視（右）：將強度映射其上的球面。可用滑鼠旋轉，右上角的嵌入圖顯示同步的晶體軸 (a/b/c)。Axis Labels / Axis Arrows 切換標籤／箭頭，而 View Along 沿著選定的晶帶軸 [u v w] 俯視。
- Min / Max, Polarity, Color：所顯示的強度範圍、極性與色階。
- Energy / Depth 滑桿：選擇要顯示的能量／深度切片。
- 任一檢視皆可透過 Copy 送至剪貼簿。
動力學模擬參數¶
- Number of diffracted waves：布洛赫波計算中所納入的繞射束（波）數目。波數越多越精確但越慢。
- Grid：master pattern 網格的解析度（預設 256）。
- Energy from … to … with step of …：所積分的能量範圍與步進 (keV)；由蒙地卡羅結果自動設定。
- Thickness from … to … with step of …：所積分的深度範圍與步進 (nm)；同樣自動設定。
- Use non-local absorption model：使用非局域吸收形式。
- Include TDS background intensities：納入熱漫散射 (TDS) 背景。
EBSD 圖樣¶
中央面板顯示當前晶體取向的 EBSD (菊池帶) 圖樣。
- Show Dynamical EBSD Pattern (Master Pattern Required)：將建立好的 master pattern 投影到偵測器上。
- Show overlays：繪製疊加層（如下），例如菊池線與指數。
- Output parameters
- Show image with BSE angular/energy distributions：勾選時，圖樣會以 BSE 分布（能量、深度、方向）加權合成，而非使用單一切片。
- Energy / Depth：當上述選項關閉時，選擇要顯示的能量／深度切片。
- Brightness (Min/Max), Polarity, Color：亮度範圍、極性與色階。
- Copy：將圖樣複製到剪貼簿。
另請參閱¶
- 電子軌跡 — 用於角度／能量／深度加權的蒙地卡羅電子軌跡／BSE 模擬。
- 繞射模擬器 — 動力學 (布洛赫波) 電子繞射。
- 附錄 A1. 座標系 — 試樣／偵測器座標系的定義。