利用多臺(tái)檢測(cè)設(shè)備對(duì)鋼中同一特征區(qū)域進(jìn)行表征時(shí),不同設(shè)備間的樣品臺(tái)兼容性問(wèn)題會(huì)對(duì)特征區(qū)域的重現(xiàn)觀察及測(cè)試造成影響。實(shí)驗(yàn)通過(guò)設(shè)備間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和程序界面化顯示,以鋼中夾雜物作為特征區(qū)域,展示了在光學(xué)顯微鏡（OM）和掃描電鏡（SEM）、掃描電鏡和納米壓痕儀等設(shè)備間的重現(xiàn)觀察及測(cè)試技術(shù)。結(jié)果顯示,鋼水樣中3類(lèi)夾雜物的納米硬度分別為:Al2O3類(lèi)夾雜物0.14GPa,Si-Ca-O類(lèi)夾雜物8.83 GPa,Si-O類(lèi)夾雜物8.01GPa。同時(shí),根據(jù)不同放大倍數(shù)下的最大允許偏移量和特征點(diǎn)坐標(biāo)偏差的算術(shù)平均值,評(píng)價(jià)了這種重現(xiàn)觀察技術(shù)的定位誤差限:坐標(biāo)偏差x方向小于33μm,y方向小于55μm。在設(shè)備轉(zhuǎn)換時(shí),特征區(qū)域定位速度快,位置精度高,且與樣品臺(tái)的移動(dòng)能力相匹配,說(shuō)明方法具有較好的實(shí)用性和設(shè)備通用性。 

【文章來(lái)源】：冶金分析. 2020,40(09)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

不同設(shè)備間夾雜物坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，（b）新坐標(biāo)下的夾雜物掃描電鏡200倍圖像

分析以上數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法，可以實(shí)現(xiàn)特征區(qū)域在不同設(shè)備間的重現(xiàn)觀察及測(cè)試，但是在尋找特征區(qū)域時(shí)，特征點(diǎn)的計(jì)算坐標(biāo)跟實(shí)際坐標(biāo)會(huì)存在一定的誤差。產(chǎn)生偏差的原因主要有：（1）受樣品臺(tái)的移動(dòng)精度和重復(fù)性誤差影響；（2）待測(cè)樣品上下表面不平行，或者樣品裝入不同設(shè)備時(shí)，檢測(cè)面非水平面。需要說(shuō)明的是，如特征點(diǎn)相較中心位置偏左或偏右，偏上或偏下在一定的容忍區(qū)間內(nèi)，其結(jié)果對(duì)于搜尋特征點(diǎn)來(lái)說(shuō)都是等價(jià)的，也不會(huì)影響各種設(shè)備對(duì)特征點(diǎn)的重現(xiàn)觀察。因此，計(jì)算特征點(diǎn)在x和y方向的偏差時(shí)，可嘗試用理論計(jì)算坐標(biāo)和設(shè)備實(shí)際坐標(biāo)差值的絕對(duì)值來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通常情況下，光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡拍攝的照片比例約為4∶3。以光學(xué)顯微鏡為研究對(duì)象，100倍下拍攝的照片短邊長(zhǎng)度為1mm，假設(shè)特征點(diǎn)在照片中心，則特征點(diǎn)沿短邊方向從中心位置上下偏離距離不超過(guò)短邊長(zhǎng)度的一半即0.5mm，均可在該視場(chǎng)內(nèi)找到特征點(diǎn)，短邊方向?qū)?yīng)為樣品臺(tái)y移動(dòng)方向，長(zhǎng)邊方向則對(duì)應(yīng)為樣品臺(tái)x移動(dòng)方向。因此，可確定在光學(xué)顯微鏡100倍下，只要偏移量x≤0.67mm，同時(shí)y≤0.5mm，在該視場(chǎng)下均可找到該特征點(diǎn)。通過(guò)此方法可計(jì)算出光學(xué)顯微鏡常用倍數(shù)下x和y方向的最大允許偏移量，如表3所示。

對(duì)大量特征點(diǎn)通過(guò)不同設(shè)備坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)以特征點(diǎn)的序號(hào)為下橫坐標(biāo)，特征點(diǎn)實(shí)際與理論坐標(biāo)偏差的絕對(duì)值為左縱坐標(biāo)做圖；以光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)為上橫坐標(biāo)，相應(yīng)放大倍數(shù)下的最大允許偏移量為右縱坐標(biāo)做圖。為了便于比對(duì)數(shù)據(jù)，將兩幅圖疊加顯示，繪制出特征點(diǎn)在不同設(shè)備間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換偏差曲線(xiàn)，如圖4所示。從圖4中可以看出，光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡之間，x方向最大偏差為0.032mm,y方向最大偏差為0.049mm；掃描電鏡和納米壓痕儀之間，x方向最大偏差為0.023mm,y方向最大偏差為0.054mm。從光學(xué)顯微鏡不同倍數(shù)對(duì)應(yīng)的允許誤差曲線(xiàn)（線(xiàn)1和線(xiàn)2）可以看到，觀察倍數(shù)不大于1 000倍時(shí)，只要x和y方向最大偏差不超過(guò)0.067mm，均可在視場(chǎng)中直接找到特征區(qū)域。由于使用不同設(shè)備定位特征區(qū)域的倍數(shù)選擇稍有差別，通常光學(xué)顯微鏡100～500倍，掃描電鏡300～1 000倍，納米壓痕儀100～1 000倍，可見(jiàn)，光學(xué)顯微鏡下100～1 000倍能覆蓋各設(shè)備對(duì)特征區(qū)域的常規(guī)定位需要，所以，以光學(xué)顯微鏡為例來(lái)討論這種重現(xiàn)觀察技術(shù)的誤差限是合理的。通過(guò)分析可得，x和y方向?qū)嶋H偏差的算術(shù)平均值也可用來(lái)評(píng)價(jià)誤差限。如圖4中的x平均偏差線(xiàn)（線(xiàn)5）和y平均偏差線(xiàn)（線(xiàn)6），兩條線(xiàn)對(duì)應(yīng)的數(shù)值分別為x≈0.013mm,y≈0.033mm，同樣說(shuō)明該方法的誤差在微米量級(jí)。從實(shí)際結(jié)果來(lái)看，即使從掃描電鏡的電子光學(xué)圖像（圖3(a））切換到納米壓痕儀1 000倍的光學(xué)圖像下（圖3(b）），也可以確保特征點(diǎn)不超出視場(chǎng)范圍，從而在實(shí)驗(yàn)時(shí)能快速、準(zhǔn)確地找到特征區(qū)域。因此，不論是考慮不同放大倍數(shù)下的最大允許偏移量，還是實(shí)測(cè)坐標(biāo)偏差的算術(shù)平均值，都能說(shuō)明這種重現(xiàn)觀察技術(shù)的坐標(biāo)偏差x方向小于33μm,y方向小于55μm，該方法具有較好的實(shí)用性和設(shè)備通用性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋼中夾雜物掃描電鏡自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的影響因素探討[J]. 嚴(yán)春蓮,尹立新,任群,孟楊,其其格,崔桂彬.  冶金分析. 2018(08)
[2]IF鋼晶體取向與納米力學(xué)性能的原位分析[J]. 吳園園,張珂,董登超.  冶金分析. 2018(06)



本文編號(hào)：3591117