一种基于峰位比对的扫描式劳厄衍射图谱分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于峰位比对的扫描式劳厄衍射图谱分析方法，包括以下步骤：步骤一：运用公知的方法对实验所得所有扫描式劳厄衍射图谱进行寻峰操作，得到衍射峰的位置和积分强度；步骤二：判断扫描式劳厄衍射实验区域内两点是否为同一晶粒；步骤三：重检晶界；步骤四：从两种遍历方法中选择一种遍历方法，对实验区域内所有点进行遍历，完成对实验区域内所有点对应扫描式劳厄衍射图谱的峰的标定，并得到实验区域内的晶/相界分布；本发明专利技术方法与当前的其他对扫描式劳厄衍射扫描式劳厄衍射图谱的分析方法相比，具有计算量小，耗时短的特点。

A scanning Laue diffraction pattern analysis method based on peak position comparison

The invention discloses a method of scanning Laue diffraction peaks based on the comparison, comprises the following steps: using the method of known peak operation on the experimental results of all scanning Laue diffraction integral, obtain the position and intensity of diffraction peaks; step two: determine the scanning Laue diffraction experiment two regions are the same grain; step three: a re examination of the grain boundary; step four: a traversal method selected from two kinds of traversal methods, to traverse the experimental area in all points, calibration is completed on experimental region all the points corresponding to scanning Laue diffraction peaks, and get the distribution of the experimental area in the amorphous phase boundary; compared with the method of the invention and the analysis method of other scanning Laue diffraction scanning Laue diffraction pattern, with a small amount of calculation, the characteristics of short time.

【技术实现步骤摘要】
一种基于峰位比对的扫描式劳厄衍射图谱分析方法
本专利技术涉及晶体微观结构的表征
，具体涉及一种分析扫描式劳厄衍射图谱，完成对扫描式劳厄衍射图谱中衍射峰的标定并得到扫描式劳厄衍射实验扫描区域的晶/相界分布信息的方法。
技术介绍
材料微观结构会对材料力学产生极大影响，从而影响材料的服役。因此对于微观结构的表征对于研究材料的力学行为、失效机制以及探讨材料加工工艺等具有重要的意义。现有的材料微观结构的表征方法目前常用的有光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)，传统的X射线衍射(XRD)以及中子衍射。金相显微法通过光学显微镜观察材料表面形貌，能够较大范围地获得材料表面结构信息。但受制于光学显微镜的分辨率，其对材料的微观结构无法有效表征。扫描电子显微镜(SEM)观测时通常有两种信号来源，分别是二次电子和背散射电子。其中二次电子信号对样品表面形貌有敏感性，背散射电子信号对样品元素分布有敏感性，但两者均难以区分小尺度下的结构例如位错、小角晶界等微观结构特征，且穿透深度浅。而传统的X射线衍射(XRD)和中子衍射的分辨率同样也不具备足以分辨包括晶体取向、缺陷、孪晶等微观结构。而TEM虽然分辨率非常高但是效率很低，要想得到大范围内的缺陷分布相当困难。且TEM与EBSD制样复杂，尤其EBSD样品对表面光洁度要求极高。扫描式劳厄衍射技术(ScanningLaueDiffraction)是将同步辐射光源作为X射线衍射光源，具有空间分辨率高(亚微米级别)(Kunz,M.,etal.,Adedicatedsuperbendx-raymicrodiffractionbeamlineformaterials,geo-,andenvironmentalsciencesattheadvancedlightsource[J],Rev.Sci.Instrum.,2009)，角分辨率高(～0.01°)(Tamura,N.,etal.,Highspatialresolutiongrainorientationandstrainmappinginthinfilmsusingpolychromaticsubmicronx-raydiffraction[J],Appl.Phys.Lett.,2002)，穿透力能力强、样品制备简单等优点。扫描式劳厄衍射技术的这些优点，弥补了上述诸多材料分析方法在对材料微观结构分析方面的不足。体现了这种技术在材料分析领域的重要性。扫描式劳厄衍射需要对样品逐点扫描，产生海量的(几千张到十几万张)扫描式劳厄衍射图谱。现有对扫描式劳厄衍射图谱的处理方法方法，需要对扫描式劳厄衍射实验所得的每张衍射图谱独立地进行指标化处理，之后再进行其他分析。这种处理方式计算量巨大，非常耗时，往往少则数十小时多则数周时间，且处理一般需要在集群计算机上进行，消耗大量的计算资源。这些弊端都严重限制了扫描式劳厄衍射这一技术的使用。实际上，由于晶体在同一个晶粒中各点的取向差极小，同一晶粒内各扫描位置采集到的扫描式劳厄衍射图谱十分相似，因此，对每个晶粒只需选取任意一个扫描位置的劳厄衍射图谱进行指标化处理，再通过寻找属于同一晶粒的点对应的扫描式劳厄衍射图谱上峰的相似性，即可完成对属于同一晶粒的点对应的扫描式劳厄衍射图谱上峰的标定。这使所需进行的对扫描式劳厄衍射图谱的指标化处理的次数极大减少，从而使整个计算过程大大简化并节省了大量时间与计算机资源。使用这种方法在快速完成对扫描式劳厄衍射图谱上峰的标定的同时，还可以同时获得实验区域内的晶/相界分布信息，从而为后续处理带来方便。
技术实现思路
为满足上述技术要求，本专利技术旨在提供一种基于峰位比对的扫描式劳厄衍射图谱分析方法；本专利技术方法与当前的其他对扫描式劳厄衍射(ScanningLaueDiffraction)扫描式劳厄衍射图谱的分析方法相比，具有计算量小，耗时短的特点。为了达到上述目的，本专利技术技术方案如下：一种基于峰位比对的扫描式劳厄衍射图谱分析方法，包括如下步骤：步骤一：运用公知的方法，对扫描式劳厄衍射实验所得的所有扫描式劳厄衍射图谱进行寻峰操作，得到每张扫描式劳厄衍射图谱上所有衍射峰的位置和积分强度。步骤二：定义判定扫描式劳厄衍射实验区域内两点是否为同一晶粒的方法，包括如下具体操作步骤：1)定义两个参与比较的点分别为比较原点。2)读取进行计算的比较原点的标定衍射峰位置列表，并将其录入列表LC1；若标定衍射峰位置列表不存在，用公知的方法对该点对应扫描式劳厄衍射图谱进行指标化计算，得到所有被标定衍射峰在扫描式劳厄衍射图谱上的坐标与晶面米勒指数(Millerindeces)，组成列表LC1，并将其作为该点的标定衍射峰位置列表储存。3)计算LC1所有被标定衍射峰在探测器坐标系下的方向向量kC1,i；定义判定晶界的临界晶体取向差δ(一般δ取1.5°)。4)对所需对比的被比较点，区分一下两种情况进行不同操作：a)该点的标定衍射峰位置列表存在。读取标定衍射峰位置列表，并将其录入列表LC2，计算每个峰在探测器坐标系下的方向向量kC2,i，对每个方向向量kC1,i，确定是否有kC2,i与其夹角小于δ，若有，将该衍射峰记录为标定衍射峰，若有多个衍射峰满足该条件，取夹角较小的衍射峰为标定衍射峰。若取到的标定衍射峰总数大于临界有效值nc(一般nc取8)，认为原点与相邻点属于同一晶粒，将比较原点对应扫描式劳厄衍射图谱中标定衍射峰的晶面米勒指数赋给与其对应的被比较点对应扫描式劳厄衍射图谱中的衍射峰。b)该点的标定衍射峰位置列表不存在。读取该点对应扫描式劳厄衍射图谱上所有衍射峰的坐标，计算每个衍射峰在探测器坐标系下的方向向量kC2,i，对每个方向向量kC1,i，确定是否有kC2,i与其夹角小于δ，若有，将该衍射峰记录为标定衍射峰，若有多个衍射峰满足该条件，取夹角较小的衍射峰为标定衍射峰。若取到的标定峰总数大于临界有效值nc，且这些标定衍射峰中有nc-Δn个标定衍射峰的积分强度排在该张扫描式劳厄衍射图谱所有衍射峰的前nd位(一般取nd＝1.2nc，取Δn＝0.2nc，并对其进行取整)，认为原点与相邻点属于同一晶粒，将比较原点对应扫描式劳厄衍射图谱中衍射峰的晶面米勒指数赋给与其对应的被比较点对应扫描式劳厄衍射图谱中的衍射峰，并将取到的所有标定衍射峰位置作为该相邻点的标定衍射峰位置列表存储。步骤三：定义重检晶界的方法，包括如下具体步骤：1)对重检点进行重检，计算该点对应扫描式劳厄衍射图谱中所有标定峰或被标定衍射峰在探测器坐标系下的方向向量ki，判定晶界的临界晶体取向差为δ(取法与步骤二中相同)。2)对与该点相邻的被置为晶界的点，读取其标定衍射峰位置列表，并将其录入列表LC2。计算每个标定衍射峰在探测器坐标系下的方向向量kC2,i，对每个方向向量ki，确定是否有kC2,i与其夹角小于δ，若有，将该标定衍射峰记录为重检标定衍射峰，若有多个标定衍射峰满足该条件，取夹角较小峰为重检标定衍射峰。若取到的重检标定衍射峰总数大于临界有效值nc(取法与步骤二中相同)，认为该相邻点不为晶界，重新对其进行记录。步骤四：从扫描式遍历法和辐射式遍历法中选择一种作为对扫描式劳厄衍射实验扫描区域内所有点的遍历方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于峰位比对的扫描式劳厄衍射图谱分析方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：对扫描式劳厄衍射实验所得的所有扫描式劳厄衍射图谱进行寻峰操作，得到每张扫描式劳厄衍射图谱上所有衍射峰的位置和积分强度；步骤二：判定扫描式劳厄衍射实验区域内两点即比较原点和被比较点是否为同一晶粒，包括如下具体操作步骤：1)读取进行计算的比较原点的标定衍射峰位置列表，将其录入列表L

【技术特征摘要】
1.一种基于峰位比对的扫描式劳厄衍射图谱分析方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：对扫描式劳厄衍射实验所得的所有扫描式劳厄衍射图谱进行寻峰操作，得到每张扫描式劳厄衍射图谱上所有衍射峰的位置和积分强度；步骤二：判定扫描式劳厄衍射实验区域内两点即比较原点和被比较点是否为同一晶粒，包括如下具体操作步骤：1)读取进行计算的比较原点的标定衍射峰位置列表，将其录入列表LC1；若LC1不存在，对该点对应扫描式劳厄衍射图谱进行指标化计算，得到所有被标定衍射峰在扫描式劳厄衍射图谱上的坐标与晶面米勒指数，组成列表LC1，并将其作为该点的标定衍射峰位置列表储存；2)计算LC1所有被标定衍射峰在探测器坐标系下的方向向量kC1,i；定义判定晶界的临界晶体取向差δ；3)对所需对比的被比较点，区分以下两种情况进行不同操作：a)该点的标定衍射峰位置列表存在；读取标定衍射峰位置列表并将其录入列表LC2，计算每个峰在探测器坐标系下的方向向量kC2,i，对每个方向向量kC1,i，确定是否有kC2,i与其夹角小于δ，若有，将该衍射峰记录为标定衍射峰，若有多个衍射峰满足该条件，取夹角较小的衍射峰为标定衍射峰；若取到的标定衍射峰总数大于临界有效值nc，认为原点与相邻点属于同一晶粒，将比较原点对应扫描式劳厄衍射图谱中标定衍射峰的晶面米勒指数赋给与其对应的被比较点对应扫描式劳厄衍射图谱中的衍射峰；b)该点的标定衍射峰位置列表不存在；读取该点对应扫描式劳厄衍射图谱上所有衍射峰的坐标，计算每个衍射峰在探测器坐标系下的方向向量kC2,i，对每个方向向量kC1,i，确定是否有kC2,i与其夹角小于δ，若有，将该衍射峰记录为标定衍射峰，若有多个衍射峰满足该条件，取夹角较小的衍射峰为标定衍射峰；若取到的标定峰总数大于临界有效值nc，且这些标定衍射峰中有nc-Δn个标定衍射峰的积分强度排在该张扫描式劳厄衍射图谱所有衍射峰的前nd位，，认为原点与相邻点属于同一晶粒，将比较原点对应扫描式劳厄衍射图谱中衍射峰的晶面米勒指数赋给与其对应的被比较点对应扫描式劳厄衍射图谱中的衍射峰，并将取到的所有标定衍射峰位置作为该相邻点的标定衍射峰位置列表存储；步骤三：重检晶界，包括如下具体步骤：1)对重检点进行重检，计算该点对应扫描式劳厄衍射图谱中所有标定峰或被标定衍射峰在探测器坐标系下的方向向量ki，判定晶界的临界晶体取向差为δ，取法与步骤二中相同。2)对与该点相邻的被置为晶界的点，读取其标定衍射峰位置列表并将其录入列表LC2；计算每个标定衍射峰在探测器坐标系下的方向向量kC2,i，对每个方向向量ki，确定是否有kC2,i与其夹角小于δ，若有，将该标定衍射峰记录为重检标定衍射峰，若有多个标定衍射峰满足该条件，取夹角较小峰为重检标定衍射峰。若取到的重检标定衍射峰总数大于临界有效值nc，取法与步骤二中相同，认为该相邻点不为晶界，重新对其进行记录；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，寇嘉伟，朱文欣，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61