Sophie Yan Ph.D
严琴舫 博士

我的家人，朋友，或者同学往往关切的问我，你现在做什么？我往往觉得难以回答。当然不同的人有不同的答案。我曾经对着我的一堆表亲们说出EBSD的全称，然后他们面面相觑。每一个字都清楚无误的听到，但是没有相关背景，每一个词都不能理解。曾经的同学或者工作伙伴，我可以说的更深入一点。即便如此，确认过眼神，大多是不懂的人。
自我成为EBSD应用以来，好象我常常做EBSD扫盲或推广。我决心让我以后的工作变得更简单一点。
EBSD（Electron Backscatter Diffraction）的全称是电子背散射衍射，解决的是关于材料内部晶体取向的问题。所谓晶体，材料原子、离子或分子长程有序的排列才叫晶体，我们常见的玻璃，即使有着水晶般透明的外形，却因为其内部结构排列无序，不是晶体。那为什么要关心晶体的取向？因为晶体的取向与性能息息相关。如下图1，木材有不同的下一纹理取向。劈柴的时候从左边这个方向劈下去很容易，而换一个方向就困难得多。也就是说，想象我们所用的材料，总是如右图这般受力，那岂不是会耐用得多……

我们有专业名词形容这个，叫作各向异性。从字面意义上来看，就可以明白说的是不同方向表现出来的材料性能不同。这个是宏观上的性能，从微观结构来看，是由于材料的一个个小结构单元（此处应为晶粒）的取向分布不同。若为随机分布，则各向同性，如下左图。或不为随机分布，而是出现某一方面的择优，如下右图，则各向异性。此处可引入另一概念，织构（texture），就是指的是取向的分布。所以，织构与材料性能息息相关，事实上EBSD也是由一帮研究织构的材料学家发明并发展的。在三年一次的国际织构大会上，EBSD的内容现在大概占到1/3还强。

好，测量织构其实有不少工具可用，比如X射线衍射，电子衍射中子衍射这一家子，为什么大家对EBSD青眼有加。 XRD测量方便应用广泛，但是XRD是一个统计的宏观取向，无法给出如图2每个晶粒的取向；中子衍射，考虑下成本，还有去哪里能做……所以EBSD风行一时，这两年在国内更是爆发式增长，好似大家终于意识到，钱少事少结果好，速来！
说结果好，其实是指，EBSD数据分析结果的多样性。EBSD采集得来的一手数据是材料每个点的取向信息，通过专门的分析软件对这个一手数据的处理，可以得到取向分布——织构信息，关心材料性能尤其是择优取向之类的人有福了；同一取向的点组成晶粒，取向大到一定地步，就判定为另一晶粒，因此，可以得到晶粒相关信息，晶粒大小，形状，圆度……判定晶粒的同时可以得到晶界，于是可以标出各种晶界（挛晶界，CSL，相界等）；同时，一手信息是取向，那么取向差的信息也容易得到，取向差某种程度上反应应变，从而可以做出高大上的应力分析；EBSD面分布得到的是反应微观结构的图，通过这些图，我们尽可以作工艺参数的优化，失效分析，可与各种样品台配合作原位拉伸分析，原位加热分析，与其它手段一起配合作相鉴定……
最后放出一张美丽的取向图：这就是大家最最常见的EBSD结果，即用不同颜色表示的取向分布图。是不是很美貌？工科生的日常工作往往枯燥，但是我们也会有如此艳丽的颜色相伴。