長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)因其特殊的顯微組織和優(yōu)異的性能而廣泛受到研究者們的關(guān)注。由于其堆垛結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及其獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu),人們?cè)趯?duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)物質(zhì)在進(jìn)行EBSD分析時(shí),發(fā)現(xiàn)電子束入射深度發(fā)生變化,EBSD的花樣也產(chǎn)生變化。這可能是由于長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)物質(zhì)在不同厚度情況下其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)對(duì)稱性不同所導(dǎo)致的。然而,通過(guò)EBSD實(shí)驗(yàn)很難深刻地理解長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)物質(zhì)在不同厚度下的晶體結(jié)構(gòu)與EBSD花樣之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,而借助電子衍射動(dòng)力學(xué)理論進(jìn)行分析,可以揭示長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)在不同厚度下的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)EBSD花樣的影響。本文選取具有代表性的長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)物質(zhì)Si C為對(duì)象開(kāi)展研究工作,主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:（1）基于單胞為整體對(duì)電子束入射不同深度處時(shí)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)物質(zhì)Si C的EBSD花樣進(jìn)行了電子衍射動(dòng)力學(xué)模擬。推導(dǎo)了非正交晶系下的EBSD花樣電子衍射動(dòng)力學(xué)模擬公式,歸納了非正交系與正交系之間相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系,并總結(jié)出了非正交系下EBSD花樣的作圖方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)EBSD花樣與模擬EBSD花樣的比較,以及原子模型投影圖與模擬勢(shì)函數(shù)的對(duì)比,驗(yàn)證了我們的模擬方法是正確的。采用非正交系下的實(shí)空間方法對(duì)2H-Si C、3C-Si C、4H-S... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

（a）EBSD裝置示意圖；（b）電子背散射衍射花樣形成示意圖

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.2EBSD成像原理圖1.2.4EBSD發(fā)展歷程EBSD的發(fā)展歷程大約經(jīng)歷了大概五個(gè)階段[32]：（1）20世紀(jì)70年代，Harland和Vemables在掃描電子顯微鏡下觀背散射電子衍射菊池帶[33]，開(kāi)辟了EBSD這一新的取向結(jié)構(gòu)分析技術(shù)在材料科學(xué)方面的應(yīng)用。由于當(dāng)時(shí)的相關(guān)技術(shù)水平和資金有限，沒(méi)能從EBSD花樣中直接得到有關(guān)晶體學(xué)的準(zhǔn)確分析數(shù)據(jù)，以致于EBSD這項(xiàng)分析技術(shù)未能得到推廣應(yīng)用。（2）20世紀(jì)80到90年代之間，Dingley[34]及Hjelen[35]等人開(kāi)發(fā)出了一套可用計(jì)算機(jī)標(biāo)定取向的EBSD設(shè)備，并成功地將其技術(shù)商業(yè)化，運(yùn)用計(jì)算機(jī)不但加快了EBSD的標(biāo)定速度，將數(shù)據(jù)處理推向電子化發(fā)展，更能節(jié)省人力資源，并且有助于后續(xù)處理和表達(dá)。盡管人們只能通過(guò)手動(dòng)方式完成某一微區(qū)的取向測(cè)定的操作，好在掃描電子顯微鏡的樣品制備較透射電子顯微鏡簡(jiǎn)單得多，解決了很多其他方法難以解決的問(wèn)題。展示出了掃描電子顯微鏡EBSD分析技術(shù)的潛力與生命力。（3）20世紀(jì)90年代初期，基于手動(dòng)標(biāo)定菊池進(jìn)一步研究出了自動(dòng)計(jì)算取向和圖像處理的有效技術(shù)，還有自動(dòng)逐點(diǎn)掃描的技術(shù)，都可以用來(lái)確定菊池帶的位置和取向[36]�；旧蠈�(shí)現(xiàn)了花樣測(cè)定過(guò)程的自動(dòng)化，提高了工作效率，更值得一提的是，取向成像圖中不但包含了形貌、取向和結(jié)構(gòu)的定量信息，另外，還可以根據(jù)這些信息得到晶界類型和應(yīng)變大小的分布，以及各晶粒形變的難易程度和各晶粒之間形變協(xié)調(diào)性的優(yōu)劣等大量信息。（4）20世紀(jì)90年代后期，將X射線能譜分析技術(shù)與EBSD分析技術(shù)相結(jié)合，不僅能有效地進(jìn)行物相鑒定，還提高了相鑒定的準(zhǔn)確性[37]。（5）發(fā)展至今，已經(jīng)開(kāi)始把EBSD系統(tǒng)運(yùn)用到原位分析技術(shù)中，減短了分析所需時(shí)間，獲得的結(jié)果也更精確和直觀[38]。傳統(tǒng)的研究晶體結(jié)構(gòu)和晶粒取向問(wèn)題?

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文14其中xy是在x-y平面的拉普拉斯算符，k是電子波矢，而V（R,z）等于iσU（r）,σ和U（r）分別為相互作用常數(shù)和樣品勢(shì)。為了求方程（3）的數(shù)值解，將樣品分成一系列切片，當(dāng)片層很薄時(shí)可以采用平均勢(shì)114jzPjziVVrdzk（2.24）這里ε是片層厚度。樣品被分為一系列片層，則可以得到樣品在厚度為z=nε處的出射面電子波函數(shù)為：exp(,0)4PiznVR,R（2.25a）exp14nxyPinVnR,R,（2.25b）這里的R是x-y平面中的二維向量，λ為電子波長(zhǎng)，PV為沿入射方向的樣品投影勢(shì)。事實(shí)上，計(jì)算模擬過(guò)程中我們對(duì)晶體勢(shì)處理方式不同，則對(duì)于多片層方法也是分為兩種類型：一種是傳統(tǒng)的多片層方法(CMS)，另一種則是由VanDyck提出的的實(shí)空間法（RS）。圖2.1多片層法理論的分層模型多片層方法的理論分層模型可以參考圖2.1。如果設(shè)樣品的厚度為z，沿著入射束方向，被分成n層的樣品，在每一層厚度可相等，也可以是不相等的。對(duì)于采用均勻柱狀勢(shì)模型的實(shí)空間方法(RS)，在每一個(gè)片層內(nèi)，電子波在每一個(gè)片層中同時(shí)進(jìn)行散射和傳播效應(yīng)，對(duì)于方程中的指數(shù)項(xiàng)exp4jiV則


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