[发明专利]电子背散射衍射仪

说明书

本发明涉及电子衍射仪，一种可实现缺陷自动调控的电子衍射仪，包括真空样品室，真空样品室内设置有样品台，还包括电子枪、缺陷调控光路以及处理单元，电子枪的电子脉冲聚焦后采用65‑70度的入射角射至样品台的样品上，缺陷调控光路的二倍频激光由第二入射窗口透射至真空样品室内的样品台的样品上，缺陷调控光路上设置有激光脉冲能量调节装置以及激光脉冲扫描装置，处理单元包括接收组件以及控制中心。本发明的衍射仪可对样品进行晶体结构分析，还能够进行晶粒尺寸测量等方面的研究分析，且在保证高空间分辨率基础上，将衍射仪的时间分辨率提升至飞秒量级，保证检测信号信噪比的同时实现飞秒电子脉冲数量和能量可控，实现边监测、边调控。

技术领域

本发明涉及电子衍射仪，尤其涉及一种电子背散射衍射仪。

背景技术

20世纪90年代以来，装配在SEM上的电子背散射花样(Electron Back-scatteringPatterns，简称EBSP)晶体微区取向和晶体结构的分析技术取得了较大的发展，并已在材料微观组织结构及微织构表征中广泛应用。该技术也被称为电子背散射衍射(ElectronBackscattered Diffraction，简称EBSD)或取向成像显微技术(Orientation ImagingMicroscopy，简称OIM)等。

对于微纳制造过程的测量只限于温度、层数、粗糙度等测量，无法对微观过程进行跨时空尺度的实时测量跟踪，从而缺乏对缺陷形成的微观机制进行有效分析和反馈调控。因而对于制造工艺的改进基本依靠传统的试错方法，阻碍了新材料新技术的发展。EBSD改变了以往织构分析的方法，并形成了全新的科学领域，称为“显微结构”——将显微组织和晶体学分析相结合。与“显微结构”密切联系的是应用EBSD进行相分析、获得界面(晶界)参数和检测塑性应变。

EBSD分析技术包括两个基本过程，一是在SEM下获取EBSD数据，二是根据需要将原始数据以不同方式表达出来，即晶体结构、取向等相关数据处理成各种统计数据、图形或图像。EBSD技术通过调节飞秒激光脉冲参数，达到在极短时间内超快过程进行实时监测。入样品室中的样品台经过70°倾转后，入射电子束从竖直方向射入样平台与样品表层区发生作用，在一次背散射电子与点阵面的相互作用中产生高角衍射，形成高角菊池花样被CCD相机接受,经过图像处理器处理，由抓取图像卡采集到计算机中,计算机通过Hough变换，自动确定菊池线的位置、宽度、强度、带间夹角，与对应的晶体学库中的理论值比较、标定出对应的晶面指数与晶带轴，并计算出所测得晶粒晶体坐标系相对于样品坐标系的取向。

传统的晶粒尺寸测量依赖于显微组织图像中晶界的观察，但并非所有晶界都能被常规侵蚀方法显现出来，特别是一些孪晶和小角晶界。因此，严重孪晶显微组织的晶粒尺寸测量就变得十分困难。

在晶体材料异质外延生长尤其是层状薄膜生长过程中，经常需要对发生在极短时间内的超快过程进行原位实时监测，如微观结构和缺陷的形成、晶体结构演变等过程都发生在皮秒至飞秒量级，这些超快变化直接影响并决定了薄膜晶体的生长质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现缺陷自动调控的电子衍射仪，旨在用于解决现有的薄膜制造技术中难以对生长缺陷进行有效调控的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种可实现缺陷自动调控的电子衍射仪，包括真空样品室，所述真空样品室内设置有样品台，还包括用于向所述样品台发射电子脉冲的电子枪、用于发射二倍频激光的缺陷调控光路以及用于分析背散射衍射图像的处理单元，所述电子枪的电子脉冲聚焦后采用65-70度的入射角射至所述样品台的样品上，所述缺陷调控光路的二倍频激光由所述第二入射窗口透射至所述真空样品室内的所述样品台的样品上，所述缺陷调控光路上设置有激光脉冲能量调节装置以及激光脉冲扫描装置，所述处理单元包括用于接收衍射图像的接收组件以及分析接收后衍射图像以控制所述激光脉冲能量调节装置以及所述激光脉冲扫描装置的控制中心。