Dr. Chang Lu, Application Scientist, Gatan & EDAX
2022年初，Gatan和EDAX这两家公司完成了整合，我们的部门更名为Electron Microscope Technology (EMT)。作为EMT中国团队的应用技术支持，我负责中国北方区扫描电镜（SEM）还有透射电镜（TEM）上Gatan还有EDAX的几乎全部产品。产品多样，服务的用户群体也多样。慢慢地在工作过程中，我就发现两边的数据分析软件（Gatan的Digital Micrograph以及EDAX的Orientation Imaging Microscopy）其实并不是完全分开的，很多时候它们可以在不同程度上相互支持，互通互联。
比如说，Gatan公司在TEM平台上知名的DigitalMicrograph（DM）软件。DM可以处理一系列的电镜相关的表征数据。对于部分信号较弱的EDAX能谱结果，我们也可以把数据载入，通过DM内置的图像平滑，互相关算法以及主成分分析（PCA）进行数据的优化处理。但是我今天更想要分享的是EDAX Orientation Imaging Microscopy（OIM）软件在TEM平台上的一些应用。
在我服务的客户群体中，有一些用户尤其关注一些纳米级的物相和晶粒。这时候在TEM平台，我们往往需要使用到电子衍射的手段来对样品进行判断。然而，很多时候单单依靠透射电镜下灰度值衬度的变化，一些微弱的物相的改变很难被发觉。同时，一张干净，漂亮的来自特定晶向的电子衍射，往往需要我们对样品旋转晶带轴。虽然我们可以沿着特定的菊池线去找菊池极，但是这条菊池线对应什么晶面？菊池极对应哪个晶带轴？我们往往需要在Difpack工具里面标定晶格间距和角度，再比对样品材料不同晶面和夹角才有可能清楚，这很麻烦。
我第一次注意到OIM中的Pattern Simulation功能是因为帮助某个研究应力应变的老师输出无应力的特定取向的标准菊池花样图。然后我注意到，其实我是可以对应更改电镜的加速电压，样品倾斜角度还有取向来得到一系列的菊池花样，比如下图这个200 kV加速电压下得到的NdCeB 样品的模拟花样。我们可以对左下角的orientation参数进行修改，得到一系列模拟出来的菊池花样。通过Kinematic Color Overlay，我们还可以知道对应的菊池线对应的是什么晶面。现在，当我们处于未知状态开始转晶带轴的时候我都会首先模拟几个相似的取向，进行对比。这样一来，我沿着那个晶面（菊池线）在找哪个晶带轴（菊池极）都变得异常清楚，这非常方便。
图 1. NdCeB 使用 OIM Matrix。
现在，当Gatan的用户再拿来一个“奇奇怪怪”的样品说要找到特定晶带轴做衍射，我也不像以前担心怎么搞了。需要什么，我们就在EDAX OIM中先模拟出来一个，对着这个模拟的图，旋转，调整晶面，然后在TEM电子衍射过程中去找。我想从解决问题的角度来讲，Gatan和EDAX丰富的软件资源，就像我们这两家公司的合并一样，未来也可以合并解决客户复杂和困难的问题。