高速型C-Swift EBSD探测器——基于CMOS技术,跨时代的又一力作  
2018年7月16日

C-Swift EBSD是牛津仪器最新发布的基于CMOS技术的高速型EBSD探测器。它继承了CMOS EBSD高灵敏度和高速度的优点,用来替换基于CCD技术的高速型EBSD Nordlys Max3,具有很高的性价比。

C-Swift的采集速度能达到1000点/秒,同时花样能达到156x128像素的分辨率。在如此高速条件下,依然保持较高的花样清晰度(相当于CCD EBSD常用的160x120像素分辨率),使得C-Swift对实际样品的采集速度相比基于CCD技术的快速型EBSD大大提高。在全分辨率的622x512像素条件下,采集速度能达到250点/秒,这样也能满足高精度EBSD的应用需求,同时采集速度也能很快。

C-Swift继承了Symmetry探测器的很多优秀设计:锥形的前端避免遮挡其他探测器;能配5个FSD探测器;超级高效率的光学系统具有很低的图像畸变,每个探测器在出厂检测时图像畸变小于一个像素;具有非接触式碰撞探测,能在碰撞发生之前报警规避,这将增加操作者的信心。

C-Swift可以用于所有的EBSD应用,尤其适合分析常规金属和合金、常规矿物和氧化物、变形态的金属和合金、TKD实验、晶界工程研究、原位应用、3D-EBSD应用等。

C-Swift在高速条件下,采集的花样相比CCD EBSD更清晰,如下图所示的。对于CCD EBSD来讲,采集速度要达到1000点/秒,需要用到较大的像素合并,然而,合并之后80x60像素的花样清晰度变差,很难达到实际应用的需求。而对于C-Swift来讲,1000点/秒速度条件下,156x128像素的花样清晰度足够满足EBSD标定和采集面分布图的需求,非常适合实际样品的数据采集。

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图一 1000点/秒速度条件下,对比基于CCD和CMOS技术的花样

C-Swift在实际样品上的表现相当不错。我们先看一个Ti64合金的EBSD面分布图例子。它的实际采集速度达到972点/秒,标定率达到98%。在20kV条件下,采用100nm的步长,采集面积为215.2x161.3mm2,总计约345万像素,采集时间不到1小时。

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图二  Ti64合金的IPF面分布图,感谢Materials Consult, UK提供样品

对于通常比较难做的马氏体钢,C-Swift也有很好的表现。这个马氏体钢的EBSD面分布图采集速度达到了972点/秒,标定率优于92%,步长32nm。整个采集时间为1小时23分钟,面分布图共采集了2432x1962、约487万个像素。马氏体由于晶体结构本身的原因,花样质量较差 ,实际采集一般很难做到高速。C-Swift的实际采集速度能达到接近1000点/秒,性能表现非常优秀。

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图三  马氏体钢的EBSD面分布图

C-Swift还能应对高角度分辨率的应用需求。通常Al合金变形之后时效会形成位错胞结构,将原来的晶粒分割为亚晶,而亚晶与亚晶之间的取向差很小。C-Swift全分辨率的花样可达到622x512像素,此时EBSD面分布图的取向精度能达到优于0.1度。在这个Al合金样品上,采集速度达到90点/秒,步长为250nm,标定率达到99.9%。实际采集的一幅花样如图所示,非常清晰,这就保证了高精度的EBSD解析。因为面分布图的角度精度很高,所以其中形成的位错胞结构也清晰可见。

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