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高分辨EBSD分析软件CrossCourt相比传统EBSD技术有哪些优势？快来一览！

牛津仪器

2021.8.26

CrossCourt 是 BLG Vantage 公司（BLG Productions Ltd & Vantage Software Inc.）开发的一款高分辨 EBSD 分析软件。CrossCourt 通过花样的互相关（Cross Correlation）分析，测量晶格畸变和旋转，表征弹性、塑性应力和应变。弹性应变探测限低至 0.01%，位错密度测量精度可达1x10¹²m^-2。

CrossCourt 拓展了传统 EBSD 技术的应用范围，使得 EBSD 能更有效地分析力学过程中的应力和应变。

CrossCourt 4 软件界面

传统的 EBSD 采用 Hough 变换检测衍射带的位置和方向，再标定出晶体取向，取向的精度并不高。而 CrossCourt 通过直接比对花样的相对位移，做互相关（Cross Correlation）分析，可以获得更高精度的取向，甚至比传统 EBSD 高 80 倍。

HR-KAM 相比传统 KAM，很容易呈现更多细节

应力和应变的分布计算

CrossCourt 通过对比衍射花样，获得花样局部的相对位移，从而计算出晶体高精度取向和应变，结合晶体的弹性系数，可计算出应力。CrossCourt的数据采集和分析主要有以下几个步骤：

首先在 AZtec 软件中，采集高质量的、高分辨率 EBSD 花样，通常需要大于 1000 像素，然后导出花样至CrossCourt。
在 CrossCourt 中设置花样的感兴趣区。软件将对区内图像做图像过滤和处理。
通过比对感兴趣区内的花样和参考花样，计算得到花样的相对位移，精度可达像素的 1/10 至 1/20。根据花样的互相关，再计算出晶体的高精度取向和应变。
结合软件数据库中的材料的弹性系数，可以计算出应力和应变的分布。
重新分析面分布图，可以在已有结果上进一步优化，排除亚晶粒的旋转，得到纯弹性应力和应变。

花样的相对位移与晶格畸变的关系

利用 CrossCourt，可以分析应力和应变的绝对值，这种结果是传统EBSD无法做到的。完整的应力、弹性应变、晶格旋转矢量场都可以计算出来，下图中显示了单晶硅纳米压痕附近的应力和应变。

单晶硅纳米压痕周围，法向的应变场 ε₁₁的分布，及应力场 σ₁₂ 的分布

应力和微观组织中位错的变化

利用 CrossCourt，可以计算分析变形过程中应力和微观组织中位错的变化，以帮助研究材料的微观力学过程。例如，下图展示了原位观察 W 单晶微杠杆的变形（J Ast, et al (2018)）。

微杠杆的主应力及位错密度变化（J Ast, et al (2018)）

总之，CrossCourt 是一种创新的微观表征手段。通过直接比对 EBSD 花样，获得高角度分辨率、高精度的 EBSD 分析结果。相比传统的 EBSD，其取向精度更高。CrossCourt 还能计算出完整的弹性、塑性应力和应变分析结果以及高精度的位错密度。

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参考文献：

J Ast, et al (2018)，”Interplay of stresses, plasticity at crack tips and small sample dimensions revealed by in-situ microcantilever tests in tungsten”, Mat. Sci. & Eng. A 710 400-412