電子後方散乱回折(EBSD)とは?

電子後方散乱回折(EBSD)は、走査電子顕微鏡(SEM)を使用した技術で、サンプルの微細構造の分析、可視化、および定量化を可能にします。

EBSD は本技術を表す最も一般的な頭字語ですが、「EBSP」(厳密には電子後方散乱パターンの意味)、「BKD」(後方 Kikuchi 散乱)などと呼ばれることもあります。

このウェブサイトでは、EBSD の原理を説明し、EBSD および関連技術の使用方法を紹介し、EBSD の主なアプリケーションを取り上げ、研究者が EBSD システムを使用して結果を解釈する際に役立つ情報を提供しています。以下のタブで、EBSD 分析法の様々な側面を紹介しています。

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部分的に再結晶した Ni サンプルの粒子内の内部変形と一致サイト格子(CSL)境界の分布を示す典型的な EBSD マップ。このデータセットは15分で収集され、300万以上の個別の測定値が含まれています。

微細構造とは、材料の内部構造をミクロ単位で調査したものです。材料の内部特性(または構造)は、材料の特性や挙動に影響を与えるため注目されています。「微細構造」という用語には、粒子集団の同定および特性評価、材料中の異なる相または化合物の調査、元素の空間分布の特性評価、粒子間および粒子内の界面性質の分析が含まれます。
微細構造の特性は、材料およびその性能を完全に理解するための基本です。材料加工は微細構造の形成を支配し、材料の特性に影響を与えます。そのため、材料の微細構造の理解は、様々な産業や研究分野において、ますます重要になってきています。例えば、金属の研究および加工、高度な製造技術、再生可能エネルギーおよび太陽電池の開発、マイクロエレクトロニクスの発展、地質学的な研究などが含まれます。

EBSD は、SEMの付属品として確立され、微細構造の評価に使用されています。EBSD で収集したデータは空間的に分布し、マップおよび画像で可視化できるため、不均質なサンプルの局所的な特徴を詳細に調査可能です。EBSD は高度に自動化された技術であり、最新の商用システムでは毎秒数千の回折パターンを分析可能です。これにより、サンプル表面を高い空間分解能で走査し、微細構造の完全な特性評価に必要な全データを収集可能です。

  • 結晶相の同定
  • 結晶相の分布
  • 粒度データ
  • 境界特性
  • 集合組織(結晶の優先方位の程度)
  • 局所的なひずみの変動

上記は全て nm スケールの空間分解能と数 mm2 のサンプル分析領域を持つ単一の EBSD データセットから導き出すことができます。EBSD が提供する情報の詳細および関連アプリケーションについては、こちらをご覧ください。

EBSD では、静止した電子ビームが傾いた結晶サンプルと相互作用し、回折した電子が蛍光板で検出可能なパターンを形成します(EBSD パターン形成の詳細はこちらをご覧ください)。回折パターンは、電子ビームがサンプルと相互作用する点(または体積)における結晶構造と方位を特徴づけます。したがって、回折パターンは、結晶方位の決定、結晶学的に異なる結晶相の識別、粒界の特徴づけ、局所的な結晶の完全性に関する情報の提供に使用できます。
多結晶サンプルに電子ビームを格子状に走査し、各点での結晶方位を測定すると、粒子の形態、方位、および粒界線が明白なマップが得られます。また、これらのデータは、サンプル内の好ましい結晶方位(つまり、集合組織)を示すために使用できます。したがって、EBSD は微細構造の完全で定量的な表現を容易に確立できます。