[发明专利]基于Matlab的电子衍射指数标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子衍射指数的标定方法，具体涉及一种基于Matlab的电子衍射指数标定方法，属于材料科学分析领域。

背景技术

1、基本概念

1.1电子衍射花样

通常所见到的电子衍射花样，可以分为由斑点排列组成的单晶衍射谱和多晶单衍射环。单晶电子衍射谱又分为零阶劳厄电子衍射谱和高阶劳厄电子衍射谱。零阶劳厄衍射斑点或倒易阵点的指数(hkl)应该满足晶带定律(h*u+k*v+l*w＝0)。零阶劳厄斑点衍射谱是一种十分有用的衍射信息，不仅可以利用它来鉴定物相，还可估计试样在电子束入射方向的厚度以及晶体取向的有用资料。对于未知晶体结构的样品，还包括确定晶体点阵内容。

标定电子衍射花样中诸斑点的指数，进而确定衍射物为何种物质及晶体类型，这只是通过TEM(透射电子显微镜)分析材料的开端。各衍射斑点的精确指数则成为分析是否正确的关键。

1.2有特定取向关系的两种物质的电子模衍射斑

在大多数材料中，进行相变时基体与第二相，遵从能量最低原理，总是沿着彼此的一定晶体学平面及一定的晶体学方向生长起来的。第二相与基体常常显示固定的取向关系，电子衍射谱相当于两种不同而有固定取向关系的倒易点阵中两个倒易平面的叠加。例如在钢的相变过程中，第二相马氏体从基体奥氏体中析出，形成的Kurdjumov-Sachs关系(K-S)、Nishiyama-Machlin关系(N-W)和Greninger-Troiano关系(G-T)就是最好的例子。

测定取向关系，对于了解合金相变、外延生长、氧化和镀层等过程的本质，及其对材料力学性能、耐氧化、耐腐蚀和耐磨等性能有着重要意义。多年来，为寻求精确测定取向关系的新方法、新途径，已成为晶体学工作者和材料工作者十分关注的问题。

2、现有技术存在的问题

2.1零阶电子衍射花样

电子衍射花样的分析多采用尝试-核算法和标准花样对照法，一般分为四个步骤：

(1)测量距中心斑点最近，且不在同一直线上的几个斑点的R值，计算d值，与标准d值比较，写出(hkl)；

(2)验算晶面之间的夹角，进一步确定产生这些斑点的晶面指数；

(3)确定其余斑点的指数；

(4)确定晶带轴指数。

对于晶体点阵已知情况下的少量的电子衍射花样，确定其斑点指数或晶带轴指数，采用上述方法是比较容易的，如果衍射花样数量多，物相数目也多时采用上述方法则不是一件容易的事情。特别是在晶体点阵未知的情况下，一张电子衍射图可以有无穷套标定结果，一般来说，这种标定不容易做到。

2.2有特定取向关系的两种物质的电子模衍射斑

按照传统的方法，要确定晶体中的位相关系，需要做大量的TEM实验，得到许多的衍射花样，再进行一系列的分析和计算，这是一个相当复杂的过程。并且用透射电子显微镜并不一定能够拍摄到所需要方向的电子衍射花样，而通过该程序可以根据需要模拟得到所需方向的衍射花样来进行直观的分析，为实际的研究工作带来方便。

目前，电子衍射花样指数标定已从计算尺，计算器标定发展到用电子计算机进行标定，从而提高标定的速度和准确度。虽然有如BASAC，FORTRAN-M，Visual C++等相关软件应用在标定衍射花样上，却没能使这种标定方法普遍化，得到广泛应用，并且不能得到与实际衍射斑点相应的模拟斑点。尤其是现有技术中，有特定取向关系的两种物质的电子模衍射斑的指数标定，处理方法复杂、繁琐，难以模拟出按特定取向关系析出的两种物质的电子模衍射斑。

而Matlab是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。它具有友好的工作平台和编程环境，由一系列工具组成，其中许多工具采用的是图形用户界面。但是，采用Matlab编程进行电子衍射花样标定的方法在国内外尚属空白。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种人机交互性更强，操作更简单，基于Matlab的电子衍射指数标定方法，以方便地模拟出按特定取向关系析出的两种物质的电子模衍射斑。

本发明的目的是这样实现的：基于Matlab的电子衍射指数标定方法，其特征在于，采用透射电子显微镜、计算机和Matlab软件进行；具体步骤包括：