Elektronenrückstreubeugung

Elektronenrückstreubeugung (EBSD) ist eine Mikrostrukturanalysemethode in der Rasterelektronenmikroskopie, mit der die Kristallorientierung von Materialien durch Analyse von Rückstreumustern bestimmt wird. Die Technik wird vor allem zur Erfassung der Textur, der Grain-Orientierungen und der Phasenverteilung eingesetzt.

Funktionsprinzip: Ein in einem SEM auf eine polierte Probenoberfläche gerichteter Elektronenstrahl erzeugt beim Auftreffen und Rückstreuen Muster, das durch Beugung an Kristallflächen entsteht. Die resultierenden Kikuchi-Muster entstehen als Banden, die auf dem Detektor sichtbar werden und sich je nach Orientierung der Kristalle unterscheiden. Mittels Computer-Indexierung der Muster lassen sich die Orientierung jedes Kristalls im Probenvolumen bestimmen. Typischerweise wird die Probe um circa 70 Grad geneigt, damit die zurückgestreuten Elektronen effizient detektiert werden können.

Instrumentation und Ablauf: Ein EBSD-Detektor besteht meist aus einem Phosphorschirm und einem Kamera- oder Pixel-Detektor, der unter der Probenebene platziert ist. Der Elektronenstrahl arbeitet typischerweise im keV-Bereich; die Musteraufnahme erfolgt während eines Raster scans über die Probe, wodurch orientierungsbasierte Karten entstehen. EBSD liefert neben der Kristallorientierung auch Phaseninformationen und Details zu Grenzflächen und Missorientierungen zwischen benachbarten Körnern.

Ausgabe und Anwendungen: Die wichtigsten Ergebnisse sind Orientierungskarten (z. B. IPF-Maps), Phasenverteilungen, Korngrößen- und Texturanalysen sowie Statistiken zu Gitterabständen und Fehlorientierungen. EBSD wird breit eingesetzt in der Metallurgie, Keramik, Geologie und Werkstoffforschung, oft kombiniert mit EDS zur gleichzeitigen chemischen Analyse. Es ermöglicht qualitative und quantitative Begutachtung von Gefüge und Textur sowie In-situ-Untersuchungen in SEM-Systemen.

Einschränkungen: Die räumliche Auflösung ist submikrometre, jedoch durch die Streu- und Oberflächenbedingungen begrenzt. EBSD erfordert gut polierte, flache Oberflächen und ist auf kristalline Phasen beschränkt; bei amorphen oder stark geschichteten Proben ist keine zuverlässige Musterbildung möglich.

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