TrueEBSD: correcting spatial distortions in electron backscatter diffraction maps
扫描电子显微镜中的电子背散射衍射（EBSD）通常用于多晶材料的微观结构表征。EBSD数据图通常在高平台倾斜和低扫描速度下获得，导致倾斜和漂移失真，使最终微观结构图中的特征模糊或失真。在本文中，我们描述了TrueEBSD，一个自动后处理过程的失真校正与像素级精度。中间图像用于分离倾斜和漂移失真分量，并将每个分量拟合到物理信息失真模型。我们证明TrueEBSD的三个案例研究（钛，锆和氢化物含锆），其中失真消除，使表征，否则无法访问的微观结构特征。
2020-08-28 cond-mat.mtrl-sci
High resolution electron backscatter diffraction study on the heterogeneities of tetragonal distortion in Fe-C martensite at the microstructural scale
Fe-0.77C（wt.%）中马氏体四方性（c/a比）的空间变化采用电子背散射衍射谱图匹配结合高角分辨率电子背散射衍射分析的方法，研究了10000合金。结果发现，C/A比在马氏体块内和块之间变化。块体内部的c/a变化在晶界附近特别明显，并且除了四角畸变之外还存在剪切应变。块之间的c/a变化比块内的c/a变化更明显。通过我们的方法预测的晶格参数频率分布以及匹配的X射线衍射分布从相同的材料，通过假设合理的残余应变作用在a轴和b轴。晶体畸变的不均匀性是由马氏体相变顺序引起的固溶碳和碳有序化的减少和分散以及残余应变的不均匀性引起的。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci
In-situ electron backscatter diffraction of thermal cycling in a single grain Cu/Sn-3Ag-0.5Cu/Cu solder joint
采用原位热循环结合电子背散射衍射（EBSD）技术研究了Cu/SAC 305/Cu单焊点组织的非均匀演化。由于热膨胀失配导致的局部变形导致异质晶格旋转，朝向接头的拐角局部化并且朝向接头的中心减小。这种变形是由界面处的\b{eta} -Sn、Cu 6Sn 5和Cu之间的CTE的约束引起的。在变形过程中，亚晶的形成伴随着取向差的持续增加，这意味着在应变局部化区域塑性滑移的积累以及滑移系统（1-10）[111]/2和（11-0）[111]/2的激活。
2019-08-29 cond-mat.mtrl-sci
The effect of δ-hydride on the micromechanical deformation of Zircaloy-4 studied by in situ high angular resolution electron backscatter diffraction
锆-4合金广泛用作核燃料包壳材料，氢化物脆化是其主要失效机制。为探讨δ-氢化物对Zr-4合金塑性形变和性能的影响，采用原位高角分辨率电子背散射衍射（HR-EBSD）技术对无氢化物和含氢化物的Zr-4合金单晶微悬臂梁弯曲试验过程中的应力和几何必需位错密度进行了定量分析。结果表明，虽然施加的应力是由塑性滑移在无晶界的悬臂梁，含晶界的悬臂梁表现出沉淀诱导的GND堆积在晶界-基体界面预变形，并在塑性形变的拉伸应力下，相当大的局部增加GND密度。
2019-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Practical considerations for crystallographic and microstructure mapping with direct electron detector-based electron backscatter diffraction
本文系统优化基于Timepix芯片的商用直接电子探测器EBSD设备，通过多种样品分析，提出低电压低束流下快速采集取向图及高质量图谱的策略，为低成本微观结构分析和先进EBSD应用提供实用指导。
2025-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Improving parent-austenite twinned grain reconstruction using electron backscatter diffraction in low carbon austenite
针对低碳奥氏体中退火孪晶影响母相奥氏体晶粒重构的难题，提出一种新的“重新排序”算法，利用EBSD数据验证表明该算法显著改善了PAG重构及晶界网络，促进了TMCP钢的开发。
2024-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Characterisation of slip and twinning in high rate deformed zirconium with electron backscatter diffraction
锆合金在核工业中用作结构材料，并且在成形期间和在反应堆事故的情况下可以经受高应变率加载条件。在这种情况下，应变率相关的力学性能，晶体学织构和变形模式，如滑移和变形孪晶之间的关系，在这项工作中进行了探索。将工业纯锆在准静态和高应变率载荷下变形至10%的工程应变，并使用电子背散射衍射（EBSD）对样品进行事后分析以观察不同的孪晶和滑移系统被激活。从局部晶间取向差图中识别出孪晶类型，从长程晶内取向差图中识别出活动滑移系。我们链接表征的机械响应，孪生类型和形态，以及相对滑移系统激活作为加载模式的函数。我们发现，强度和硬化的变化可以与孪生的相对倾向和活动滑移系的数量。
2018-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Rapid Electron Backscatter Diffraction Mapping: Painting by Numbers
通过使用电子背散射衍射（EBSD），在扫描电子显微镜（SEM）中通过分析晶相和取向生成丰富的图谱，从而大大增强了微结构表征。传统的EBSD分析包括电子束的光栅扫描和每个衍射图案的顺序分析。对于晶粒形状、晶体学织构和微观结构分析，这可能是低效的。在这项工作中，我们提出了快速EBSD，数据融合的方法结合forescatter电子（FSE）成像与静态稀疏采样的EBSD模式。我们将FSE图像分割成相似颜色（即相和晶体取向）的区域，然后收集每个分割区域的代表性EBSD数据。这使得能够在（快速）FSE成像的空间分辨率下执行微观结构评估，同时包括来自代表性点的EBSD分析的取向和相位信息。我们展示了快速EBSD技术的钴基高温合金和应变双相钛合金的样品，与传统的分析结果进行比较。快速EBSD有利于在有时间限制的实验中评估晶粒尺寸分布。
2018-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Refinements for Bragg coherent X-ray diffraction imaging: Electron backscatter diffraction alignment and strain field computation
布拉格相干X射线衍射成像（BCDI）允许沿着特定微晶的散射矢量对晶格应变进行三维（3D）测量。如果测量至少三个线性独立的反射，则可以恢复微晶内的全晶格应变张量的3D变化。然而，这需要晶体取向的知识，这通常通过基于晶体几何形状或同步加速器微束劳厄衍射测量的估计来获得。在这里，我们提出了一种替代的方法来确定晶体取向的BCDI测量，通过使用电子背散射衍射（EBSD）在三个不同的基板上对齐Fe-Ni和Co-Fe合金微晶。从EBSD欧拉角计算取向矩阵，并与使用微束劳厄衍射确定的取向进行比较。取向矩阵之间的平均角度失配小于~6度，这对于布拉格反射的搜索是合理的。我们证明了使用来自EBSD取向矩阵对准和测量五个反射为一个单一的Fe-Ni微晶使用多反射BCDI。利用该数据集，开发了基于相位复指数梯度的精细应变场计算。这种方法被证明可以提高精度，特别是在存在位错的情况下。我们的研究结果表明，使用EBSD预对准BCDI样品和更有效的方法来确定晶格应变张量具有更高的精度的应用程序的可行性。
2022-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Correlative statistical microstructural assessment of precipitates and their distribution, with simultaneous electron backscatter diffraction and energy dispersive X-ray spectroscopy
现代工程合金具有定制的微观结构，其中诸如沉淀物的特征用于控制性能。在许多镍基合金中，碳氮化物沉淀物被引入以强化和改善性能。这些沉淀物可以分布在整个显微组织中，并且富含铌的碳化物通常存在于晶界处。在这项工作中，我们使用联合能量色散X射线光谱（EDS）和电子背散射衍射（EBSD）来确定这些沉淀物的人口。EDS信号的处理用于标记富Mo/Nb沉淀物，并且使用圆形霍夫变换从图测量它们的尺寸和位置。该标记图与晶界网络（来自EBSD分析）相结合。使用ANOVA测试的统计分析揭示了在富Ni基体晶粒内部、随机大角度边界和特殊边界（1993和1999）上发现的碳化物之间的化学差异。这些结果之间进行了比较锻造和粉末冶金产品的形式。这些分布的背景下，在苛刻的环境中，如反应堆堆芯内部的性能进行了讨论。
2021-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Pattern Matching Analysis of Electron Backscatter Diffraction Patterns for Pattern Centre, Crystal Orientation and Absolute Elastic Strain Determination: Accuracy and Precision Assessment
目标电子背散射图案（EBSPs）和动态模拟EBSPs之间的图案匹配用于确定图案中心（PC）和晶体取向，使用全局优化算法。系统的误差和精度与此方法进行了分析，使用动态模拟目标EBSP与已知的PC位置和方向。结果表明，对于无畸变的全分辨率图像（956 × 956像素），确定PC和方向的误差分别< 10 $^{-5}$的图案宽度和< 0.01°。噪声、光学失真和图像合并的引入被示出对误差有一些影响，尽管与使用传统的基于Hough变换的分析相比，使用图案匹配实现了更好的角分辨率。使用高分辨率（HR-）EBSD方法，但使用动态模拟EBSP作为参考模式的实验情况下，PC确定的准确性进行了探索。这是通过样品旋转实验和应变分析周围的一个无间隙原子的钢。
2019-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Advances in electron backscatter diffraction
本文介绍了电子背散射衍射（EBSD）领域的一些最新进展。我们强调如何使用开源算法和开放数据格式来快速开发材料的微观结构洞察力。我们包括使用AstroEBSD基于单像素的EBSD映射和传统的方向映射;其次是无监督的机器学习方法，使用主成分分析和多变量统计，结合精细的模板匹配方法，快速索引方向数据，具有高精度。接下来，我们将使用直接电子探测器捕获的衍射图案与动态模拟进行比较，并将其投影以创建高质量的实验“参考衍射球”。最后，我们使用具有迁移学习和卷积神经网络的监督机器学习对阶段进行分类。
2019-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A simple, static and stage mounted direct electron detector based electron backscatter diffraction system
本研究提出了一种基于直接电子探测器、简单静态几何结构的紧凑型开源硬件EBSD系统，通过API集成控制并用AstroEBSD分析衍射图案，实验证明其有效，旨在促进EBSD技术的广泛应用。
2023-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Angular Resolution Enhancement of Electron Backscatter Diffraction Patterns
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文提出一种基于位移和相加的方法，通过子像素图像配准提高EBSD图案的角分辨率，从而增强小型紧凑直接电子探测器的应用潜力。
2025-12-12 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Microstructure and formation mechanisms of δ-hydrides in variable grain size Zircaloy-4 studied by electron backscatter diffraction
用电子背散射衍射研究了原始细晶和“块状”α-大晶粒Zr-4合金（平均晶粒尺寸分别为~11 μm和>200 μm）中δ相的显微组织和晶体学。结果表明，基体-氢化物取向关系为{0001}α|| {111}δ; <11-20>α||<110>δ为所有研究的情况下。发现晶内晶界和部分晶间晶界的惯习面为周围基体的{10-17}面。晶间氢化物的形态可以根据晶界和氢化物惯习面之间的角度而变化。α-Zr和δ-氢化物之间的失配应变由位错密度和孪晶结构调节，并提出了孪晶形成的机制。晶界的生长是通过自催化的方式实现的，类似于晶内晶粒的生长模式。容易的集体剪切使<1-100>氢化物在任何晶界处成核成为可能，而该过程似乎有利于具有低（<40°）和高（>80°）c轴取向差角的晶界。此外，晶界和相邻基面之间的角度不影响氢化物成核的倾向。
2018-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Preparation and analysis of strain-free uranium surfaces for electron and x-ray diffraction analysis
这项工作描述了一种方法，用于生产高品质的金属表面的铀主要是表征和调查，涉及电子背散射衍射。已经进行了电化学测量，以告知理想的抛光条件，以产生没有机械抛光引起的应变的表面。采用一种常用的铀电解抛光液，部分由磷酸组成，进行电化学实验和抛光。聚焦于表面的X射线衍射技术显示材料内呈现出低应力和应变。这反映在高质量的电子背散射衍射中。
2018-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Optimizing broad ion beam polishing of zircaloy-4 for electron backscatter diffraction analysis
电子背散射衍射（EBSD）的微观结构分析涉及切片和抛光，以创建一个平坦和无伪影的表面。EBSD分析的质量通常取决于这一步骤，这促使我们探索如何优化宽离子束（BIB）铣削，以制备具有不同晶粒尺寸的Al 2 O3 -4合金。我们系统地探讨了离子束角度，离子束电压，抛光时间和抛光温度的作用，以及如何改变表面粗糙度和分度质量。我们的研究结果提供了一种常规制备高质量Zr-4表面的方法，以及优化其他材料BIB抛光的方法，用于高质量的EBSD研究。
2022-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Emerging hierarchical dislocation structures: Insights from scanning electron microscopy-electron backscatter diffraction in situ tensile testing and multifractal analysis
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究通过原位扫描电镜-电子背散射衍射测试与多标度分析，揭示了退火304L不锈钢在非辐照和中子辐照状态下的位错结构演化，发现辐照条件下位错结构加速形成并具有分层特征。
2026-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Neural electron backscatter diffraction
University of Arizona（亚利桑那大学）
提出神经EBSD方法，将EBSD扫描视为连续可微的四维菊池衍射强度场，并用坐标神经网络表示，实现超分辨率、连续查询和压缩。
2026-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Crystal orientation and detector distance effects on resolving pseudosymmetry by electron backscatter diffraction
精确地索引伪对称材料长期以来被证明是电子背散射衍射的挑战。最近出现的基于强度的索引方法承诺增强的能力，解决伪对称性相比，传统的Hough为基础的索引方法。然而，很少有工作已经完成，以了解样品的位置和方向的能力，解决伪对称的影响，特别是基于强度的索引方法。因此，在这项工作中，我们定量研究的晶体取向和探测器的距离在模型四相ZrO 2（c/a=1.0185）材料的影响。我们确定的方向是最容易和最困难的正确索引，表征探测器距离索引的信心的影响，并分析这些趋势的基础上出现的衍射图案中的特定区域轴。我们的研究结果还指出了使用基于强度的索引方法解决伪对称性的较短探测器距离的明显好处。
2020-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High-angular resolution electron backscatter diffraction as a new tool for mapping lattice distortion in geological minerals
分析单个矿物颗粒内晶格的畸变是研究控制和记录构造事件的微尺度过程的核心。这些扭曲通常是晶格旋转和弹性应变的组合，但由于缺乏合适的观测技术，无法在地球科学实验室中同时和常规地绘制这些分量。然而，高角分辨率电子背散射衍射（HR-EBSD）的技术提供了使用扫描电子显微镜同时映射晶格旋转和弹性应变的机会，其具有非常高的精度，旋转为0.01度，应变为10-4。重要的是，这些旋转和晶格应变与几何上必要的位错和残余应力的密度有关。最近的工作已经开始应用和调整HR-EBSD地质矿物，突出了该技术的潜力，提供新的见解岩石变形的微观物理。因此，本概述的目的是提供该技术的摘要，以确定进一步发展的警告和目标，并建议它提供重大进展的潜力的领域。特别是，HREBSD非常适合于表征晶体塑性形变过程中不同位错类型的作用，并映射与特定变形机制/微观结构或温度，围压或外加偏应力变化相关的非均匀内应力场。这些能力使HR-EBSD成为分析变形地质材料微观结构的一种特别强大的新技术。
2019-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Channeling-in channeling-out revisited: selected area electron channeling and electron backscatter diffraction
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
研究通过结合选区电子通道成像与EBSD，揭示通道进对EBSD信号的影响，指出传统方法忽略的晶体学调制，为改进EBSD数据分析提供新框架。
2026-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Accessing slip activity in high purity tin with electron backscatter diffraction and measurement of slip strength
本研究利用微柱压缩试验和电子背散射衍射技术，直接测量了高纯β-锡各滑移系的临界分剪切应力，为评估电子互连材料的可靠性提供了关键数据。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Aligning van der Waals heterostructures using electron backscatter diffraction
The University of Iowa（爱荷华大学）；McMaster University（麦克马斯特大学）；Vanderbilt University（范德堡大学）
本文通过电子背散射衍射技术实现范德瓦耳斯异质结构的高精度取向控制，展示了其在不同晶体结构材料中的广泛应用。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci
EBSDmagus: Managing Multi-Stage Dynamical Electron Backscatter Diffraction Simulations
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Institute of Physical Metallurgy and Materials Physics (IMM)（物理冶金与材料物理研究所）
EBSDmagus通过自动化多阶段动态EBSD模拟流程，实现参数定义、计算复用、结果验证与中断恢复，并提供完整来源追踪，支持大规模FAIR数据研究。
2026-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of local deformation around hydrides in Zircaloy-4 using conventional and high angular resolution electron backscatter diffraction
锆-4被用作水反应堆的燃料包壳材料，因为它具有良好的机械性能、耐腐蚀性和低热中子吸收截面。然而，锆-4合金的机械性能在使用过程中会由于氢吸收和氢化物形成而降低。这些碳化物是脆性的，并且通常降低材料的强度和韧性，以及增加对延迟氢化物开裂（DHC）的敏感性。在这项工作中，大晶粒锆-4与锆合金制备，然后使用低温离子束抛光，使用等离子体聚焦离子束（pFIB）和宽离子束（BIB）的方法，使制备一个非常高品质的平坦表面，没有优先蚀刻的氢化物或锆金属（通常金相抛光优先删除锆）。然后使用常规和高角分辨率电子背散射衍射（EBSD）分析来探索锆基质和纳米晶之间的形态、变形场和取向关系。收集了四个图用于分析，其包括晶界附近的氢化物：（a）其中氢化物平滑地装饰在三重结附近的两个连接边界上;（b）其中氢化物平滑地装饰边界;（c）界面的平滑装饰和突出到晶粒中的混合物;（d）突出到一个晶粒中的细尺度氢化物。这项工作突出了锆基体中氢化物的不相容性与氢化物和基体的取向关系以及晶界特征密切相关。这些结果可能使增强理解的作用，在断裂以及应力诱导氢化物重取向和DHC的敏感性。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Understanding deformation with high angular resolution electron backscatter diffraction (HR-EBSD)
高角分辨率电子背散射衍射（HR-EBSD）提供了两个数量级的角分辨率的增加，与“常规”的基于霍夫变换的EBSD相比，使得能够测量1 E-4拉德（~ 0.006 °）的相对取向差和具有1 E-4精度的（偏）晶格应变的变化。这是通过使用复杂的基于互相关的图像分析程序直接比较两个或多个衍射图案来实现的。在两个相关的衍射图案中的区域轴之间的图像移位以亚像素精度测量，并且这实现了以高灵敏度测量面间角和晶格取向的变化的能力。这些位移通过简单的几何形状与应变和晶格旋转相关联。在这篇手稿中，我们概述了该技术的基础和两个案例研究，突出了它的潜力，以解决真正的材料科学的挑战，如变形图案在多晶合金。
2017-09-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Accurate grain boundary plane distributions for textured microstructures from stereological analysis of orthogonal two-dimensional electron backscatter diffraction orientation maps
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Oxford（牛津大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；BlueQuartz Software（BlueQuartz软件公司）；The Zero Institute（零研究所）
提出结合三个正交EBSD取向图数据的体视学方法，消除单一平面观察视角偏差，成功获取强织构显微组织定性准确的晶界平面分布，虽高估各向异性但定性分析有效。
2025-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Heterogeneous local plastic deformation of interstitial free steel revealed using in-situ tensile testing and high angular resolution electron backscatter diffraction
金属是运输和建筑环境的重要结构材料。由于间隙溶质原子（如碳和氮）与可动位错相互作用，低碳钢可以通过应变局部化失效，这引起了Portevin-Le Chatelier效应和Luders带的形成。在这项工作中，我们使用高角分辨率电子背散射衍射（HR-EBSD）的原位拉伸测试和观察，探讨在两个无间隙原子（IF）钢样品的变形图案。其中一种钢经过热处理以触发应变局部化和Luders带，而另一种钢经过热处理以均匀化塑性应变并限制流动局部化。我们的工作表明，在宏观尺度上的流动局部化是密切相关的差异存储的位错在微观尺度上通过分析的HR-EBSD导出的存储几何必要的位错（GNDs）领域。均匀塑性流动与这些体心立方（BCC）材料中更多的“面心立方（FCC）样”变形模式相关，其中加工硬化与位错网络的关联相关，位错网络与三重连接和晶界相互作用，我们的原位测试使我们能够看到这些领域的发展。我们的研究结果使修改钢加工路线，和微观力学模型，从这些原位测试获得的信息的基础上。
2019-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Indexing Electron Backscatter Diffraction Patterns with a Refined Template Matching Approach
电子背散射衍射（EBSD）是一种成熟的晶体材料表征方法。这种技术可以快速获取和索引衍射图案，以提供有关材料表面上晶体的相位和取向信息。传统的分析方法使用基于Hough/Radon变换的信号处理来索引每个衍射图案。这种方法仅限于分析简单的几何特征，而忽略了衍射图案的细微特征，例如相对谱带强度的变化。第二种方法，开发，以解决Hough/Radon变换的缺点，是基于模板匹配的测试实验模式与一个大的潜在的模式库。在目前的工作中，模板匹配的方法已被细化与一个新的交叉关联函数，允许一个较小的库，并使一个戏剧性的速度在模式索引。通过后续步骤对索引方向进行细化，以允许对来自库搜索的最佳匹配进行小的改变。利用全模式匹配快速测量方向误差，进一步细化方向。通过模拟和从硅单晶和变形α-铁样品中收集的实验数据，表明改进的模板匹配方法在准确度、精度和灵敏度方面与Hough方法相当，在某些情况下甚至超过它。急剧的加速和模式细化方法应该增加模式匹配方法的广泛应用。
2019-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Applications of Multivariate Statistical Methods and Simulation Libraries to Analysis of Electron Backscatter Diffraction and Transmission Kikuchi Diffraction Datasets
多元统计方法被广泛用于整个科学，包括显微镜，然而，它们的利用率的电子背散射衍射（EBSD）数据的分析还没有得到充分的探讨。大多数EBSD分析的基本目的是分割空间域以揭示和量化微观结构，并将其与每个分割区域内的晶体学知识（例如晶相，取向）联系起来。两种分析策略进行了探讨;主成分分析（PCA）和k-均值聚类。检测器上单个（分箱）像素处的强度用作定义多维空间的变量，其中图中的每个图案生成单个离散点。单独的PCA分析效果不佳，但将因子旋转到VARIMAX解决方案中效果良好。K-means聚类也成功地分割了数据，但计算成本更高。VARIMAX或k-means聚类产生的特征模式增强了弱模式，消除了模式重叠，并允许区分极性的细微影响。将多变量统计分析（MSA）方法与模板匹配到模拟库相结合，可以显着减少计算需求，因为要匹配的模式的数量大大减少。模板匹配和MSA方法都可以增强现有的分析方法，但在大多数应用中不会取代它们。
2018-09-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.data-an
Electron Backscattered Diffraction using a New Monolithic Direct Detector: High Resolution and Fast Acquisition
基于单片有源像素传感器的直接检测器，其针对扫描电子显微镜中的初级束能量进行了优化，以实现电子背散射衍射（EBSD）应用。检测器的高检测效率及其大的像素阵列允许灵敏且准确地检测由4keV至28 keV的初级电子束激发能产生的菊池带，其中最佳对比度发生在8-16 keV的范围内。通过稀疏采样模式，衍射图案采集速度大大提高，这是由于在检测器上采集的像素数量减少。标准的修补算法被实现以有效地估计所获取的衍射图案中的跳过区域中的信息。对于EBSD映射，速度高达每秒5988个扫描点，具有可容忍的索引点和精度。从高角分辨率EBSD图案到高速图案采集的集体能力在同一检测器上实现，促进同时检测模态，从而实现多种先进EBSD应用，包括晶格应变映射、结构细化、低剂量表征、3D-EBSD和动态原位EBSD。
2020-08-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fast nanothermometry based on direct electron detection of electron backscattering diffraction patterns
针对现有纳米测温技术的局限，本研究提出基于SEM内直接电子探测器捕获EBSD图案温度变化的快速非接触方法，通过动力学模拟和傅里叶分析实现高灵敏度测温与空间映射，为器件热诊断提供新工具。
2025-07-07 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Spherical-angular dark field imaging and sensitive microstructural phase clustering with unsupervised machine learning
电子背散射衍射是一种广泛用于纳米到微米尺度的晶体结构和取向分析的技术。由合金固溶体基质及其有序超晶格产生的背散射图案仅表现出极其细微的差异，这是由于相干衍射之前的非弹性散射。我们表明，无监督机器学习（PCA，NMF和自动编码器神经网络）非常适合精细特征提取和超晶格/矩阵分类。重新映射集群平均图案到衍射球，让我们比较菊池带配置文件的动态模拟，确认超晶格化学计量，并促进虚拟成像与球形立体角孔径。现在，这条管道可以在扫描电子显微镜内对各种材料的精致晶体学细节进行无与伦比的映射。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Pattern Quality on Measurements of Stress Heterogeneity and Geometrically Necessary Dislocation Density by High-Angular Resolution Electron Backscatter Diffraction
本研究通过调整橄榄石样品HR-EBSD成像的帧平均数量，发现提升花样质量可降低应力与GND密度计算噪声、改善低衬度区域分析效果，强调需在相近平均条带衬度的数据集间比较以避免采集伪影干扰。
2025-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Compressive Electron Backscatter Diffraction Imaging
针对EBSD采集慢及束敏感损伤问题，提出基于探针位置子采样与BPFA字典学习修复的方法，仅用10%位置即可高质量重建，可降至5%。
2024-07-16 cond-mat.mtrl-sci eess.IV
Using transmission Kikuchi diffraction to characterise α variants in an α + β titanium alloy
两相钛合金是高性能工程部件的重要材料，如航空发动机盘。这些合金的微观结构在热机械加工过程中进行定制，以精确控制相分离、形态和晶体取向。在双峰两相（α + β）Ti-6Al-2Sn-4 Zr-2 Mo（Ti-6242）合金中，通常需要考虑三种显微组织长度尺度：大的（~10 μm）等轴初生α;具有网篮状形貌的>200 nm厚的板状α;以及在被保留的β包围的较大α板之间生长的非常细尺度（>50 nm板厚）的次生α。在这项工作中，我们利用高空间分辨率透射菊池衍射（TKD，也称为基于透射的电子背散射衍射，t-EBSD）和基于扫描电子显微镜（SEM）的前向散射电子成像来解析Ti-6242中的编织物和二次α的结构和取向。我们分析了在一个先前的β晶粒内形成的α变体，并测试现有的相变惯习面理论是否成立。我们的分析对于理解新型双峰两相钛合金的热机械加工策略以及这些合金在复杂负载制度（如驻留疲劳）中的最终性能都很重要。我们的论文支持使用透射技术显着提高空间分辨率，结合使用传统电子反向散射衍射（EBSD）系统和前向散射检测器（FSD）成像进行基于SEM的分析，以研究现实世界工程合金的纳米结构。
2017-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Energy-Resolved EBSD using a Monolithic Direct Electron Detector
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Direct Electron L.P.（Direct Electron公司）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
本研究提出基于单片直接电子探测器的能谱分辨EBSD方法，通过单电子水平能量测定提升EBSD的定量能力，揭示Kikuchi带边缘的细微调制并优化图案清晰度。
2025-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of WSe$_2$ films using reflection Kikuchi diffraction in the scanning electron microscope and multivariate statistical analyses
本研究利用反射Kikuchi衍射与多变量统计分析技术，实现了对WSe₂薄膜厚度和晶体取向的表征。
2025-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Type-II magnetic domain contrasts caused by internal-magnetisation induced electron scattering anisotropy
先前的研究表明，II型磁畴对比度是由相反磁化强度的磁畴的背散射产率的差异引起的。成像的磁畴时，在相反的磁化域的磁化矢量垂直于倾斜轴的试样已被认为是不可能的，因为缺乏变化的域之间的反向散射产率。然而，我们发现，即使在畴的背散射系数相同的情况下，也可以观察到II型磁畴对比度。这种反差是由电子散射的各向异性引起的，这种各向异性是由于电子轨道受到洛伦兹力的偏转而产生的。我们通过区分Fe-Si（100）表面上所有四种可能的面内磁化强度矢量来验证这一点，使用电子背散射衍射检测器作为电子检测器阵列。相对于虚拟电子检测器的位置，磁畴之间的对比度的变化可以提供关于磁化矢量的方向的信息。同时还提出了一种抑制叠加在磁畴衬度上的形貌衬度的方法。
2023-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Correlated subgrain and particle analysis of a recovered Al-Mn alloy by directly combining EBSD and backscatter electron imaging
合金中（亚）晶粒和颗粒的相关分析对于理解相变过程和控制材料性能非常重要。提出了一种直接将电子背散射衍射（EBSD）得到的亚晶粒数据与扫描电子显微镜中的背散射电子（BSE）图像得到的粒子数据相结合的多模态数据融合工作流程。BSE图像提供了小于EBSD应用步长的颗粒的检测，直径低至0.03 $μ$ m。该工作流程被证明在冷轧和回收的铝锰合金，其中在铸造过程中形成的成分颗粒和在随后的加热过程中形成的弥散体影响退火后的恢复和再结晶。多模态数据集使得能够进行统计分析，包括围绕组成颗粒的亚晶粒和弥散体相对于亚晶粒边界的位置。在再结晶织构的亚晶粒中，与CubeND{001} $\left<310\right>$和P{011} $\left<\bar{5}\bar{6}6\right>$亚晶粒相比，Cube{001} $\left<100\right>$亚晶粒经历来自其边界上的弥散体的增加的Smith-Zener阻力，其中后者经历最低的阻力。亚晶粒的组成颗粒观察到具有生长优势，由于较低的位错密度和较高的边界取向差角。弥散相尺寸/亚晶界长度随取向差角的增大而增大。该工作流程应适用于其他合金系统，其中需要将晶粒和晶界与小于所应用的EBSD步长但可通过BSE成像分辨的第二相相关联的分析。
2022-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Banach fixed-point between SEM image and EBSD diffraction pattern from a cylindrically symmetric rotating crystal
菊池带产生于晶体样品内散射的非相干电子的布拉格衍射，并且可以在扫描电子显微镜（SEM）的透射和反射模式下观察到。会聚、摇摆或掠入射电子束必须用来产生发散电子源以获得菊池图样。本文报道了一种特殊的旋转晶体的扫描电子显微镜图像中菊池图案的观察结果，这种晶体在局部晶向上连续旋转，并满足圆柱对称性，称为圆柱对称旋转晶体。圆柱对称旋转晶体的SEM图像反映了真实空间和动量空间中电子与样品之间的相互作用。此外，我们确定了一个意想不到的数学关系之间的电子背散射衍射（EBSD）菊池图案矩阵图和本样品的SEM图像，可以合理化作为一个具体的例子，在EBSD技术领域的Banach不动点定理。
2022-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Beam Epitaxy Growth of Scandium Nitride on Hexagonal SiC, GaN, and AlN
在GAN（0001）/SiC、AlN（0001）/Al_2 O_3和6 H-SiC（0001）六方衬底上用射频等离子体辅助分子束外延（RF plasma assisted MBE）生长了氮化钪（ScN）薄膜，得到了面心立方（岩盐）晶体结构，其面外取向为（111），而不是六方取向。首次在外延过程中通过原位电子衍射观察到了立方（111）孪晶结构，并通过电子背散射衍射检测到了孪晶畴，并与X射线衍射得到了进一步的证实。在750 ℃的生长温度下，外延的ScN薄膜显示出非常光滑的亚纳米表面粗糙度。随温度变化的霍尔效应测量表明恒定的高n型载流子浓度约为1x 1020/cm 3，电子迁移率约为20 cm 2/Vs。
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Mapping of Local Lattice Parameter Ratios by Projective Kikuchi Pattern Matching
我们描述了一种基于晶格的晶体学近似，用于通过扫描电子显微镜中的电子背散射衍射（EBSD）分析畸变的晶体结构。EBSD模式是密切相关的局部晶格参数比通过菊池带，表示几何晶格平面投影。基于实投影平面中点和线的变换性质，我们可以基于参考结构的投影变换菊池衍射模拟来获得局部晶格畸变的连续估计。通过定量图像匹配的投影变换模型的晶格畸变在全立体角的可能的散射方向，我们执行一个晶体学一致的近似在拟合过程中的扭曲模拟实验观察到的衍射图案。作为一个应用实例，我们映射的局部变化的四方性的马氏体晶粒的钢。
2018-10-16 cond-mat.mtrl-sci
A single multi-configuration Direct Electron Detector for various electron imaging and diffraction-based techniques in SEM
Université de Lorraine, CNRS, Arts et Métiers Institute of Technology（洛林大学、法国国家科学研究中心、巴黎国立高等工艺学院）
本文提出了一种新的多配置检测系统，通过在扫描电镜中集成一个基于Timepix3的直接电子探测器，实现了多种电子衍射几何构型的高效集成分析，扩展了电子显微镜在材料表征中的应用范围。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Low Temperature Ageing Behaviour of U-Nb $α''$ Phase Alloys
在150 $\,^{\circ}$ C温度下暴露5000小时的样品上研究了U-5 wtNb系统的老化机理。各种表面和体分析技术已被用来调查相，化学和晶体学的变化。通过次级电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDS）、电子背散射衍射（EBSD）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）表征微观结构演变。这项调查表明，晶体缺陷，如孪生进一步的马氏体趋势与老化。晶格的尺寸调整和原子的重排导致从$α''$向$α'$相的小的进展。
2018-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Pattern Matching Workflows for EBSD Data Analysis: Quartz Chirality Mapping
本研究利用扫描电子显微镜中EBSD的模式匹配方法，分析玛瑙中多晶α-石英的显微结构，识别出不同旋向的晶内反演畴，实现了兼具EBSD空间与取向分辨率的石英旋向分辨显微成像。
2025-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of a Disordered Above Room Temperature Skyrmion Material Co8Zn8Mn4
拓扑非平凡的自旋织构为未来的自旋电子学应用提供了巨大的希望。Skyrmions由于其纳米尺寸，拓扑保护和通过超低电流密度的高迁移率而特别受到人们的关注。先前已经通过磁化率、显微镜和散射技术报道了Co $_{8}$ Zn $_{8}$ Mn $_{4}$形成高于室温的三角形skyrmion晶格。在这里，我们报告的多晶Co $_{8}$ Zn $_{8}$ Mn $_{4}$大块样品的合成过程和表征。我们采用粉末X射线衍射，背散射劳厄衍射，中子衍射作为表征工具的样品的结晶度，而磁化率和小角中子散射（SANS）测量进行研究的skyrmion相。磁化率测量表明，在磁化曲线中的倾斜异常，持续在约305 K- 315 K的范围内。SANS测量揭示了旋转无序的多畴Skymrion晶格。应用最近开发的破环磁场序列，我们能够定向和顺序先前堵塞的状态，产生原型六边形衍射图案，与二次衍射环。
2020-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Paradigm shift in electron-based crystallography via machine learning
UC San Diego（加州大学圣迭戈分校）
准确确定有机或无机材料的晶体结构是材料开发和分析的关键步骤。最常见的做法包括分析实验室XRD、TEM和同步加速器X射线源产生的衍射图案。然而，这些技术是缓慢的，需要仔细的样品制备，可能难以访问，并且在分析期间容易出现人为错误。本文介绍了一种新开发的方法，代表了基于电子衍射的结构分析技术的范式变化，有可能彻底改变多个晶体学相关领域。一种基于机器学习的方法，用于快速和自主识别金属和合金，陶瓷和地质样品的晶体结构，而无需任何样品的先验知识，并利用电子背散射衍射（EBSD）技术进行了演示。从具有已知晶体结构的材料中收集电子背散射衍射图案，然后构建深度神经网络模型，用于分类到特定的布拉维晶格或点群。这种方法的适用性进行评估，从未知的样品的衍射图案的计算机没有任何人为输入或数据过滤。这与传统的Hough变换EBSD相比，后者要求您已经确定了样品中存在的相位。通过可视化卷积神经网络学习的对称特征来阐明神经网络的内部操作。确定该模型寻找晶体学家将使用的相同特征，即使它没有明确编程来这样做。这项研究为通过几种基于电子的衍射技术全自动、高通量地测定晶体结构打开了大门。
2019-02-10 cond-mat.mtrl-sci cs.CV
Space rocks and optimising scanning electron channelling contrast
前散射电子成像是一种流行的显微技术，特别是对于配备有电子背散射衍射检测器的扫描电子显微镜。原则上，该方法能够对微观结构进行定性成像，但由于所提供的对比度信息有限，定量评估可能受到限制。在这项工作中，我们探索forescatter电子成像，并证明成像可以优化地形，相位和微妙的方向对比度成像，通过适当的样品和检测器定位。我们证明了成像模式之间的关系，使用系统的变化，在探测器的定位和比较这与伪forescatter电子图像，从图像分析的衍射图案，探索和确认图像对比度模式。我们证明了这些对比机制的地图上获得的样本的基遍陨石。
2018-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Implementing and evaluating far-field 3D X-ray diffraction at the I12 JEEP beamline, Diamond Light Source
三维X射线衍射（3DXRD）被证明是可行的，在I12联合工程，环境和加工（JEEP）光束线的金刚石光源。作为示范，在高度织构化和退火状态下研究了微观结构简单的低碳铁素体钢。使用3DXRD用户社区中已经建立的软件创建了适合该光束线的处理管道，从而能够确定晶粒质心位置、取向和应变张量元素。取向，独立验证的电子背散射衍射（EBSD）数据的纹理测量，具有$\sim 0.1^\circ$的不确定性，与其他3DXRD仪器。空间分辨率受远场探测器像素大小的限制;将颗粒质心位置误差的平均值确定为$\pm \sim 80 μ$ m。还测量了弹性应变的平均每颗粒误差$\sim 1 \times 10^{-3}$;这可以在今后的实验中通过改进样品制备、数据收集和分析技术来减少。3DXRD在I12上的应用显示出巨大的潜力，由于光束线的灵活，开放的架构，其实施是非常可取的。可以使用用户拥有或设计的样品环境，因此3DXRD可以应用于以前未探索的科学领域。
2023-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Tetragonality mapping of martensite in a high-carbon steel by EBSD
利用电子背散射衍射（EBSD）技术，以100 nm量级的空间分辨率，对高碳钢（1.2mass %C）马氏体晶粒中的四方性进行了分辨。与产生c/a=1.05的平均四方性的空间积分X射线衍射相比，扫描电子显微镜中的EBSD测量允许成像晶格参数比c/a在1.02 $\leq$ c/a $\leq$ 1.07范围内的局部变化。通过两种不同的EBSD数据分析方法，基于模拟与实验EBSD模式的拟合，证实了四方性的局部变化。由此产生的EBSD为基础的四方形地图指向一个复杂的相互作用的碳浓度和局部晶格畸变的马氏体结构的形成过程中。
2020-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Formation of a stable deacagonal quasicrystalline Al-Pd-Mn surface layer
本文报道了在二十面体Al-Pd-Mn单晶的五重对称表面上原位形成一个有序的平衡十次Al-Pd-Mn准晶覆盖层。X射线光电子衍射、低能电子衍射和电子背散射衍射证实了外延层的十边形结构。这种覆盖层的特征还在于费米边缘附近的态密度降低，正如准晶所预期的那样。这是第一次，一个毫米大小的表面的稳定的十边形Al-Pd-Mn的获得，研究和比较其二十面体对应。
2001-07-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Novel Remapping Approach for HR-EBSD based on Demons Registration
在这项研究中，利用计算机视觉算法，即，Demons配准，以精确地重新映射电子背散射衍射图案，用于高分辨率电子背散射衍射应用。首先，demons配准的角分辨率被证明低于传统的基于互相关的方法，特别是在取向差角> 9度时。此外，GPU加速已被应用于显着提高之间的迭代配准的速度与10°的方向误差到1秒以下的模式对。其次，demons配准被实现为第一遍重映射，然后是第二遍互相关方法，这在动态模拟的图案上导致约0.5*10-4度的角分辨率、约35 MPa的体模应力值和约2*10-4的体模应变，而不需要实现鲁棒拟合或迭代重映射。最后，新的重新映射方法被应用到一个大的实验数据集收集从一个建成的添加剂制造的Inconel 625立方体，这表明显着的残余应力附近的大柱状晶粒区域和规则排列的GND结构。
2019-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
