René de Kloe博士,应用专家
但是有其它场合平均有好处吗?实际上在EBSD分析里是有的。比如在分析形变样品中多年来用KAM(Kernal Average Misorientation)来表征亚晶结构。取一个像素点的取向,计算其六个相邻点取向的平均值(图1)。这个工具有表征亚晶结构,点阵弯曲时相当有效,充分利用了EDAX EBSD软件中六方扫描相邻点距离相等这一优势。而不平均――可能没有结果!
基于这点考虑,EDAX TEAM软件最近引入了另一项平均算法:NPAR。它是Neighbour Pattern Averaging and Reindexing的简称。与KAM类似,NPAR选取每个点然后与其六方的六个点平均,但并不考虑其取向,将原来7个花样进行处理,平均成为这个点的花样然后将其标定(图3)。
然后在图上的每个点进行这个平均过程,极大的降低了花样中的噪点,能识别一些特别微弱的花样,将其标定。可能你会认为其中一个明显的缺陷是在平均像素点的过程当中丢失一些细节吧?你错了!
好,其实可能还是有点对的。某些时候你的确丢失了一些信息,尤其是面对一些很窄的条带,条带只有几个像素点宽,这些条带两边的点还具有同样取向的时候——平均的结果是这些条带的信息被抑制甚至消失(图4)。 但是通常情况不会如此糟糕。
所以,还有哪里会丢失细节信息?可以想象,是在晶界处和严重变形区域。先让我们来看看晶界。当你将一点与其相邻的晶界处的花样进行平均时,实际上是将不同取向的花样进行平均。不过,乐观一点看,如果这一晶粒内的点只有两三个点时,平均后的结果显示另一晶粒的衍射花样,而如果原始晶粒有四到五个点进行平均,结果仍然显示其原始花样(如图5)。而且,这一过程还可以使晶粒的花样条带更亮,这里涉及到一点三条带投票标定算法以及三条带的强度排序规则,即让这些较亮条带的三角在决定取向中权重更大,因此,花样占多数的取向会成为最终结果。实际上,因为这一点只有很少的晶界位置会有一些偏移,但整体的标定率会有大幅提高(图6)。
在IQ图上可以看到更明显的变化。IQ值与条带的强度有关,即花样的平均亮度。花样中的任何噪点都将显著减少衬度,因此减少IQ图的明锐程度。NPAR过程明显降低了花样的噪点,提高了IQ图上的晶粒分辨程度(图7)。
到现在为止,NPAR看起来一切都还好;让我们来看看它怎么影响变形结构如弯曲点阵的测量吧:这是其另一优点,可以显著提高花样的衬度。NPAR可以使条带检测结果更一致,减少取向测定的误差:这实际上提高了取向精度,日常使用中就可以达到0.1-0.2度(见图8)。
图9中,这项提高明确可见:这是在钨灯丝扫描电镜上用50nm步进采集的镍合金中的两个纳米压痕的局部取向扩展图(LOS)。
现在,如果第二个晶粒的衍射信息在150nm的距离上变得可见,那么这个晶粒内的亚晶或位错区域内这个信息仍然可见,但是可能不像在高角晶界上那么明显。在变形区域内产生的EBSD花样不那么锐利,其模糊程度由该区域的点阵缺陷密度决定。所以,如果在变形材料上做面分布,步进大于150nm,那就已经丢失了取向的细节信息:不能发现一些并不很锐利的花样,而这些花样可能包含从150-200nm体积范围内产生的信息。现在说回NPAR:考虑到这个150nm极限,你可能会考虑用50-100nm的步进扫描,记录所有的花样,然后做一次NPAR处理。这样能将激发信息的有效体积内产生的花样进行平均,提高取向分辨的精度,对于变形结构的分析非常有效。如果采用大步进扫描样品,NPAR倾向于增加激发信息的体积,平滑样品中可能出现的取向梯度。这种平滑是否可以接受,则取决于样品特片尺寸以及分析到底需要获得什么性能。在变形程度有限的重结晶材料中,步进可能没有这么重要,NPAR处理过程能不损害微结构细节表征而极大提高标定率。
所以,总体而言,平均能极为有效的提高你的分析结果!