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當(dāng)前位置:廣州領(lǐng)拓儀器科技有限公司>>技術(shù)文章>>高效制備EBSD的樣品—氬離子束研磨拋光
EBSD技術(shù)可以通過研究晶粒取向關(guān)系、晶界類型、再結(jié)晶晶粒、微織構(gòu)等,反應(yīng)材料在凝固、形變、相變、失效破壞等過程中晶粒是如何形成長大及晶粒間的取向轉(zhuǎn)換等,可以作為技術(shù)人員提高材料性能的理論依據(jù),目前EBSD技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬、陶瓷、地質(zhì)礦物等領(lǐng)域。EBSD數(shù)據(jù)來自樣品表面下10-50nm厚的區(qū)域,且EBSD樣品檢測時需要傾轉(zhuǎn)70°,為避免表面高處區(qū)域遮擋低處的信號,所以要求EBSD樣品表面“新鮮"、清潔、平整、良好的導(dǎo)電性、無應(yīng)力等要求。
目前比較常用的EBSD制樣方法為機械拋光、電解拋光、聚焦離子束(FIB)等。目前機械拋光比較常用的拋光膏硬度較大,雖然粒度可以很小,但是仍會劃傷表面,不適合硬度較小的材料。其形變應(yīng)力層較大,雖然可以通過化學(xué)侵蝕的方法在一定程度上去除表面形變層,但是對于多相材料來說,侵蝕速度的不同,會造成材料表面凹凸不平,同時侵蝕一定程度上會加快晶界處的腐蝕速度,降低EBSD的標(biāo)定率,損失了對于晶界處的研究價值,尤其對晶粒非常細小的材料,侵蝕會嚴(yán)重丟失其取向信息。同時機械拋光時需要用水沖洗,容易造成材料氧化,不適用于易氧化的材料。聚焦離子束是利用高電流密度的鎵離子束對樣品進行侵蝕、減薄,雖然其進行精確逐層切割,但是鎵離子較重,轟擊到樣品上容易產(chǎn)生較厚的非晶層,尤其對易于相變的材料,鎵離子轟擊容易使其表面發(fā)生相變,生成第二相,使實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差,比如WC-Co硬質(zhì)合金,使用鎵離子轟擊時,Co相從面心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕浇Y(jié)構(gòu)。FIB測試區(qū)域非常小,耗時非常長,不利于觀察,同時其價格非常昂貴。且對于鋁、鎂等FIB易造成其表面污染,所以不適合對其應(yīng)用FIB切割。
氬離子拋光是利用高電流密度的氬離子束對樣品進行轟擊,氬離子相對鎵離子來說非常輕,產(chǎn)生的應(yīng)力層、非晶層非常薄,可以避免由于制樣方法對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤導(dǎo),同時由于晶格畸變較小,可以提高EBSD的標(biāo)定率,降低標(biāo)定參數(shù),從而有效提高標(biāo)定效率,節(jié)約時間。
以下是采用徠卡三離子束切割儀制備的EBSD樣品案例來對此進行證明。
案例1
多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材質(zhì)
步驟1:徠卡 EM TXP將樣品表面磨拋平整,采用9um金剛石砂紙。
步驟2:徠卡EM TIC 3X對樣品表面進行切割,電壓7kv,切割時間的長短根據(jù)樣品觀察面的大小。
結(jié)果:
* 每層都能清晰的觀察到
* 焊球的結(jié)構(gòu)清晰可見
* 菊池花樣表明制備出的樣品表面質(zhì)量高
不同區(qū)域的菊池花樣
案例2
銅合金
步驟1:徠卡 EM TXP將樣品表面磨拋平整,采用9um金剛石砂紙。
步驟2:徠卡EM TIC 3X對樣品表面進行切割,電壓7kv,切割時間根據(jù)樣品觀察面的大小。
結(jié)果:
● 銅合金的晶粒結(jié)構(gòu)可見
● 清晰的菊池花樣可判斷出樣品表面的制備質(zhì)量是非常好的
晶粒取向分布圖和稱度圖像
菊池花樣
銅合金的晶粒結(jié)構(gòu)
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