Метод дифракции отраженных электронов в области материаловедения

Предисловие к изданию на русском языке
Авторский коллектив
Список сокращений
Глава 1. Современное состояние и перспективы
метода дифракции отраженных электронов
Роберт А. Шварцер, Дэйвид П. Филд, Брент Л.
Эдамс, Мукул Кумар и Адам Дж. Шварц
1.1. Введение
1.2. Формирование и интерпретация картин
дифракции отраженных
электронов
1.3. Экспериментальная конструкция системы
регистрации картин ДОЭ ....
1.4. Компоненты автоматизированной системы
ДОЭ
1.4.1. Устройство захвата картин ДОЭ
1.4.2. Механическая развертка путем
сканирования столика образцов
и цифровая развертка электронного луча
1.5. Пространственное разрешение
1.6. Требования к рабочим характеристика
РЭМ для хорошей работы
системы ДОЭ
1.7. Преобразование Радона или Хафа для
локализации полос
1.8. Индексация
1.9. Высокоскоростные измерения методом
ДОЭ
1.10. Теневые картины в ионном пучке
1.11. Выводы
Благодарности
Литература
Глава 2. Динамическое моделирование картин
дифракции отраженных электронов
Аймо Винкельман
2.1. Введение
2.2. Моделирование дифракции отраженных
электронов
2.3. Динамическая дифракция электронов в
методе ДОЭ
2.3.1. Использование принципа обратимости
2.3.2. Формализм волн Блоха
2.3.3. Включение в рассмотрение процесса
обратного рассеяния
2.4. Приложения
2.4.1. Вид картин ДОЭ в реальном пространстве
2.4.2. Полномасштабное моделирование картин
ДОЭ
2.4.3. Влияние энергетического спектра
отраженных электронов
2.4.4. Динамические эффекты анизотропного
обратного рассеяния ..
2.5. Выводы
Благодарности
Литература
Глава 3. Способы отображения текстуры
Джереми К. Мэйсон и Кристофер А. Шух
3.1. Введение
3.2. Повороты и ориентации
3.2.1. Определение поворота
3.2.2. Определение ориентации
3.3. Полюсные фигуры
3.4. Дискретные ориентации
3.4.1. Осе-угловые параметры
3.4.2. Векторы Родригеса
3.4.3. Кватернионы
3.4.4. Углы Эйлера
3.5. Функции распределения ориентаций
3.5.1. Круговые гармоники
3.5.2. Сферические гармоники
3.5.3. Гиперсферические гармоники
3.5.4. Обобщенные сферические гармоники
3.5.5. Симметризованные гармоники
3.6. Выводы
Литература
Глава 4. Дифракция отраженных электронов с
энергетической фильтрацией Элвин Идс, Эндрю
Дил, Эбишек Бхаттачарья и Тьепал Хуган
4.1. Введение
4.2. Фон
4.3. Энергетические фильтры
4.4. Работа с использованием фильтра
4.5. Самые первые результаты
4.6. Картины дифракции отраженных
электронов для электронов
различных энергий
4.7. Локализация сигнала
4.8. Перспективы использования
энергетических фильтров в методе ДОЭ .
4.9. Выводы
Благодарности
Литература
Глава 5. Сферические картины дифракции Кикучи
Остин П. Дэй
5.1. Введение
5.2. Картины дифракции обратно-рассеянных
электронов
5.3. Сферические картины дифракции Кикучи
5.4. Детекторы картин ДОЭ
5.5. Получение изображения картины ДОЭ и
ее однородность
5.6. Моделирование картин ДОЭ
5.7. Сферические карты дифракции Кикучи,
смонтированные
из отдельных карт ДОЭ
5.8. Профили интенсивности полос Кикучи
5.9. Инверсия сферической карты Кикучи
5.10. Применение сферических карт Кикучи
5.11. Цветные изображения в ориентационном
контрасте
5.12. Режим просвечивающей растровой
электронной микроскопии
в РЭМ
5.13. Необычные особенности на картинах ДОЭ
Благодарности
Литература
Глава 6. Применение дифракции отраженных
электронов для фазового анализа
Бассем Эль-Дашер и Эндрю Дил
6.1. Введение
6.2. Соображения по поводу фазового анализа
с помощью метода ДОЭ...
6.3. Примеры исследований
6.3.1. Дискриминация фаз путем совместного
применения
методов ДОЭ и ЭДС
6.3.2. Структурная дифференциация /-фазы и
/-фазы
в никелевых жаропрочных сплавах
6.3.3. Определение объемной доли в
многофазном сплаве
Благодарности
Литература
Глава 7. Идентификация фаз на основе симметрии в
картинах ДОЭ Дэвид Дж. Дингли и С.И. Райт
7.1. Введение
7.2. Основы метода идентификации фаз
7.3. Определение элементарной
кристаллической ячейки
7.4. Обнаружение симметрии решетки
7.5. Переиндексация дифракционной картины
в соответствии
с обнаруженным классом кристаллической решетки
7.6. Примеры
7.6.1. Случай 1: кубическая кристаллическая
решетка
7.6.2. Случай 2: гексагональная
кристаллическая решетка
7.6.3. Случай 3: тригональная кристаллическая
решетка
7.7. Обсуждение
Литература
Глава 8. Трехмерная ориентационная микроскопия
посредством ориентационного картирования
последовательных срезов образца методом ДОЭ в
приборе с фокусированным ионным пучком на базе
РЭМ Стефан Цефферер и Стюарт И. Райт
8.1. Введение
8.2. Схемы конфигураций для исследования
трехмерной структуры
в ФИП-РЭМ
8.3. Автоматическая трехмерная
ориентационная микроскопия
8.4. Программное обеспечение для анализа
трехмерных данных
8.5. Примеры применения
8.5.1. Трехмерная микроструктура и
кристаллография
колоний перлита
8.5.2. Микроструктура "нанокристаллических"
осажденных
пленок NiCo
8.6. Обсуждение
8.6.1. Точность и пределы применения метода
трехмерной
ориентационной микроскопии
8.6.2. Проблемы метода применительно к
материаловедению
8.7. Выводы
Литература
Глава 9. Сбор, обработка и анализ наборов данных
трехмерных карт ДОЭ Майкл А. Грёбер, Дэвид Дж.
Ровенхорст
9.1. Введение
9.2. Способы получения данных
9.3. Методики получения срезов материалов
9.3.1. Регистрация и выравнивание срезов
9.3.2. Сегментация зерен
9.3.3. Подпрограммы фильтрации данных
9.4. Аналитические возможности
9.4.1. Морфологические дескрипторы
9.4.2. Кристаллографические дескрипторы
9.5. Выводы
Литература
Глава 10. Трехмерная реконструкция цифровых
микроструктур
Стивен Д. Синтай, Майкл А. Гребер и Энтони Д.
Роллет
10.1. Причины написания данной главы
10.2. Предыстория вопроса
10.2.1. Взаимное влияние двумерного и
трехмерного
представлений микроструктуры
10.2.2. Реконструкция трехмерной структуры
поликристалла
10.3. Сбор и анализ данных
10.3.1. Источники данных
10.3.2. Идентификация деталей микроструктур
10.3.3. Статистическое описание деталей
микроструктур
10.4. Методы описания трехмерных структур
10.4.1. Аппроксимация гистограмм на основе
метода Монте-Карло ....
10.4.2. Метод ограничения области определения
данных
на основе наблюдений
10.5. Создание трехмерной структуры
10.5.1. Упаковка эллипсоидов
10.5.2. Релаксация границ
10.6. Анализ качества
10.6.1. Сравнение распределений по размерам
10.6.2. Сравнение распределений зерен по форме
10.6.3. Сравнение соседних зерен
10.6.4. Сравнение структуры межзеренных
границ
10.7. Идеи по поводу современного состояния
дел и будущих задач
Литература
Глава 11. Прямое трехмерное моделирование
пластической деформации на основе данных,
полученных методом дифракции отраженных
электронов (ДОЭ)
Натан Р. Бартон, Джоэл В. Бернье, Рикардо А.
Лебенсон,
Энтони Д. Роллет
11.1. Введение
11.2. Моделирование материала и
микроструктуры
11.2.1. Построение трехмерной микроструктуры
11.2.2. Микромеханическое моделирование
11.2.3. Моделирование методом конечных
элементов
11.3. Результаты моделирования
11.4. Направления дальнейшего развития
вычислительных алгоритмов
11.5. Заключение
Благодарности
Литература
Глава 12. Проектирование с учетом
микроструктуры материала первого порядка на
основе статистических данных об объемных долях
зерен
и элементарных границ
Сурья Р. Калидинди, Дэвид Т. Фуллвуд, Брент Л.
Адамс
12.1. Введение
12.2. Количественный анализ микроструктуры
12.3. Основы проектирования с учетом
микроструктуры
материала (MSD)
12.4. Область изменения свойств
Благодарности
Литература
Глава 13. Разработка материалов методом
моделирования микроструктуры второго порядка с
использованием двухточечных пространственных
корреляций
Дэвид Т. Фуллвуд, Сурья Р. Калидинди, Брент Л.
Адамс
13.1. Введение
13.2. Определение и свойства двухточечных
функций корреляции
13.2.1. Граничные условия
13.2.2. Свойства двухточечных функций
13.2.3. Визуализация двухточечных функций
13.2.4. Метрики, определяемые по двухточечным
корреляциям
13.2.5. Получение двухточечных корреляций от
исследуемых
образцов материала
13.3. Взаимосвязь структуры со свойствами
13.3.1. Тензоры локализации
13.3.2. Эффективные тензоры
13.4. Проектирование микроструктуры
Благодарности
Литература
Глава 14. Комбинаторное материаловедение и
ДОЭ: высокопроизводительный метод
исследований
Кришна Раджан
14.1. Введение
14.2. Введение в комбинаторные методы
14.2.1. Высокопроизводительный скрининг
методами ДОЭ
14.2.2. Данные и их обработка
14.3. Заключение
Благодарности
Литература
Глава 15. Сетки межзеренных границ
Брайан У. Рид, Кристофер А. Шу
15.1. Введение
15.2. Измерение и классификация элементов
локальных систем
15.2.1. Одиночные границы: общие определения
15.2.2. Структуры с более чем одной границей
15.3. Геометрия структуры сетки границ
15.3.1. Перколяционные измерения сетки
межзеренных границ ...
15.3.2. Кристаллографические ограничения
15.4. Связь микроструктура-свойства
15.4.1. Усреднение состава и теория перколяции
15.4.2. Кристаллографические корреляции
15.5. Выводы и перспективы
Литература
Глава 16. Измерение распределения межзеренных
границ по пяти параметрам на основе плоских
срезов
Грегори С. Рорер, Валери Рэндл
16.1. Введение: плоскости межзеренных границ
и их свойства
16.2. Метод последовательных срезов
16.3. Анализ следов одиночной плоскости
межзеренной границы
16.4. Стереологический анализ по пяти
параметрам
16.4.1. Параметризация и дискретизация
пространства типов
межзеренных границ
16.4.2. Измерение распределения межзеренных
границ
по их свойствам
16.4.3. Проведение стереологического анализа
16.4.4. Сравнение распределений межзеренных
границ
по их свойствам (GBCD), измеренных
стереологически и посредством серии срезов в
двухлучевом микроскопе
с системой фокусированного ионного пучка
16.5. Примеры анализа по пяти параметрам
Благодарности
Литература
Глава 17. Картирование деформаций в образце при
помощи дифракции отраженных электронов
Ангус Дж. Уилкинсон, Дэвид Дж. Дингли, Грэхем
Миден
17.1. Введение
17.1.1. Потребности в оценке локальных
деформаций
17.1.2. Конкурирующие методы картирования
деформаций
17.1.3. Обзор способов применения ДОЭ для
анализа
упругих деформаций
17.2. Кросс-корреляционный анализ картин
ДОЭ
17.2.1. Геометрия: связь сдвигов картин ДОЭ с
деформацией
17.2.2. Измерение относительного смещения
картин ДОЭ
17.2.3. Анализ чувствительности
17.2.4. Примеры применения данного метода
17.3. Выводы
Благодарности
Литература
Глава 18. Картирование и количественная оценка
пластической деформации средствами ДОЭ
Люк Н. Брюэр, Дэвид П. Филд, Колин К. Мерриман
18.1. Влияние эффектов пластической
деформации на картины ДОЭ
и карты ориентаций
18.2. Методы измерения поворота
кристаллической решетки
18.2.1. Построение карт ориентаций и
разориентаций
18.2.2. Методы измерения средней
разориентации
18.2.3. Измерение и вычисление плотностей
геометрически
необходимых дислокаций (ГНД)
Благодарности
Литература
Глава 19. Анализ деформационных структур в
материалах с ГЦК-структурой с помощью ДОЭ и
ПЭМ
Олег В. Мишин, Эндрю Годфри, Дорте Юуль Йенсен
19.1. Введение
19.2. Ориентационный шум в данных ДОЭ
19.2.1. Количественное выражение
ориентационного шума
19.2.2. Фильтрация данных ДОЭ в процессе их
постобработки
19.3. Количественное сравнение результатов,
получаемых
при помощи ДОЭ и ПЭМ
19.4. Неоднородность измельченной
микроструктуры
19.4.1. Анализ локальной неоднородности
19.4.2. Возможность анализа крупномасштабных
неоднородностей
19.5. Заключение и выводы
Благодарности
Литература
Глава 20. Применение методов ДОЭ для
исследования процесса интенсивной пластической
деформации (ИПД) и связанных с ним методов
обработки
Терри Р. МакНеллей, Александр П. Жиляев,
Сринивасан Сваминатан,
Цзяньцин Су, Э. Сарат Менон
20.1. Введение
20.2. Начальное поведение микроструктуры
при равноканальном
угловом прессовании
20.3. Микроструктуры, образующиеся при
обработке резанием
20.4. Измельчение зерен при обработке
трением с перемешиванием
20.5. Выводы
Благодарности
Литература
Глава 21. Применение ДОЭ для контроля
микроструктуры материала при сварке и обработке
трением с перемешиванием
Сергей Миронов, Ютака С. Сато, Хироюки Кокава
21.1. Введение
21.2. Краткое изложение терминологии,
используемой для описания
процесса сварки и обработки трением с
перемешиванием
21.3. Эволюция микроструктуры
21.4. Пластическая деформация материалов
21.5. Взаимосвязь "структура-свойства"
21.6. Выводы и перспективы
Литература
Глава 22. Исследование с помощью методов ДОЭ
локализации деформации сдвига и структурных
дефектов при ударной нагрузке Джон Ф. Бингерт,
Вероника Ливеску, Эллен К. Черрета
22.1. Введение
22.2. Локализация деформации сдвига
22.2.1. Вынужденный вязкий сдвиг в чистом
железе:
геометрия зоны сдвига
22.2.2. Вынужденная деформация сдвига в
чистом железе:
эволюция текстуры
22.2.3. Влияние морфологии на потерю
устойчивости зерен в меди
при пластической деформации
22.3. Повреждения, образующиеся в тантале
под воздействием
ударного нагружения
22.3.1. Влияние продолжительности удара на
характер зародившейся
структуры трещин
22.3.2. Влияние давления на характер
зародившейся
структуры трещин
22.4. Выводы
Благодарности
Литература
Глава 23. Фазовый анализ а/в титановых сплавов
по их текстуре
Айман А. Салем
23.1. Введение
23.2. Микроструктура а/в титановых сплавов
23.3. Текстура сплава Ti-6Al-4V
23.3.1. Разделение первичной и вторичной
альфа-текстур
на отдельные группы
23.3.2. Использование карт ДОЭ и изображений
в отраженных электронах
23.3.3. Сочетание методов ДОЭ или
рентгеновской дифракции
с термической обработкой
23.4. Разделение текстур на отдельные группы
при помощи
совместного использования методов ДОЭ и ЭДС
23.4.1. Пробоподготовка образца к измерениям
методами
ДОЭ и ЭДС
23.4.2. Наблюдение микроструктуры
23.4.3. Карты химического состава (ЭДС)
23.5. Промышленное применение: контроль
текстуры сплава
Ti-6Al-4V при горячей прокатке
23.5.1. Эволюция микроструктуры
23.5.2. Эволюция общей текстуры альфа-фазы
23.5.3. Текстуры первичной альфа-фазы (ap)
23.5.4. Текстура вторичной альфа-фазы (as)
23.6. Выводы
Благодарности
Литература
Глава 24. Применение ДОЭ в экспериментах по
деформации и нагреву образцов in situ
Стюарт И. Райт, Мэттью М. Ноуэлл
24.1. Введение
24.2. Исследование образца после воздействия
на него in situ
24.3. Эксперименты с использованием столика
с возможностью растяжения образца in situ
24.4. Эксперименты со столиком с
возможностью нагрева образца
in situ
24.4.1. Фазовый переход
24.4.2. Рекристаллизация и рост зерен
24.5. Использование столика с возможностью
растяжения образца
с его одновременным нагревом
24.6. Выводы
Благодарности
Литература
Глава 25. Дифракция отраженных электронов в
условиях низкого вакуума Бассем С. Эль-Дашер,
Шерон Г. Торрес
25.1. Введение
25.2. Общие соображения относительно ДОЭ в
условиях
низкого вакуума
25.3. Примеры применений метода НВ-ДОЭ
25.3.1. Анализ микроструктуры керамического
композита
AlN-TiB2
25.3.2. Характеризация монокристаллов CaHPO4
o 2H2O
Благодарности
Литература
Глава 26. ДОЭ и науки о Земле: области
применения, текущая практика, актуальные
проблемы и задачи
Дэвид Дж. Прайор, Элизабетта Мариани, Джон
Уилер
26.1. ДОЭ и науки о Земле
26.2. Практические возможности и ограничения
применения
метода ДОЭ в геологии
26.2.1. Диапазон исследуемых материалов и их
пробоподготовка
26.2.2. Скорость сбора данных
26.2.3. Пространственное разрешение
26.2.4. Проблемы индексации
26.2.5. Многофазные образцы
26.3. Применение ДОЭ в области геологических
наук
26.3.1. Деформация горных пород и геофизика
твердой оболочки
Земли
26.3.2. Метаморфические процессы
26.3.3. Метеориты
26.3.4. Прочие области применения
26.4. Выводы
Литература
Глава 27. Использование микроскопии
картирования кристаллографических ориентаций
для исследования процессов
высокотемпературного окисления
Пэ Гюн Ким, Ежи А. Шпунар
27.1. Введение
27.2. Высокотемпературное окисление
27.3. Порядок проведения экспериментов
27.3.1. Окисление образцов и образование
оксидного слоя
27.3.2. Подготовка образцов и геометрия
измерения
методом микроскопии картирования
кристаллографических ориентаций зерен (МКО)
27.3.3. Измерение микроструктуры и текстуры
образцов
27.3.4. Окисление низкоуглеродистой стали
27.4. Результаты и их обсуждение
27.4.1. Рост зерен в оксидном слое
27.4.2. Влияние процесса окисления на
микроструктуру
27.4.3. Окисление чистого железа
27.5. Трещины и дефекты
27.6. Выводы
Литература
Предметный указатель
Локальность анализа при использовании различных
электронно-зондовых методов микроанализа
химического и элементного состава и структуры
наноматериалов
C. Иванов