Electron Backscatter Diffraction (EBSD)

EBSD (Electron Backscatter Diffraction)이란?

EBSD는 Electron Backscatter Diffraction의 약자입니다. EBSD는 반도체 또는 금속 물질의 결정 구조, 결정 방위를 해석하여 연구에 활용하는 실험 방법 중 하나입니다. EBSD는 전자를 샘플에 쏘아 특정한 각도에서 반사되는 전자 (후방 산란 전자)를 측정하여 결정 구조 및 결정 방위를 분석합니다. EBSD는 금속학, 재료공학, 지질학 등 다양한 분야에서 활용되며, SEM과 결합하여 사용됩니다. EBSD에서는 전자 빔을 분석하고자 하는 재료의 연마된 표면을 향해 입사하면, 전자는 재료의 결정 구조와 상호 작용하여 전자 회절 패턴으로 다시 산란됩니다. 키쿠치 패턴으로 불리는 한 쌍의 선들의 집합으로 이루어진 회절 패턴이 생성되는데, 이는 입사된 전자빔이 비탄성 충돌로 에너지를 잃고, 다시 회절을 일으킬 때 나타나는 패턴입니다. 

 

EBSD (Electron Backscatter Diffraction)의 원리

EBSD는 입사된 전자빔에 의해 샘플 표면에서 후방 산란된 전자가 만들어 내는 회절 패턴을 분석하여 재료에 대한 결정학적 정보를 얻게 됩니다. EBSD의 원리는 전자빔과 결정질 물질의 상호 작용을 기반으로 합니다. 전자빔이 샘플 표면에 닿으면 후방 산란 전자가 물질의 결정 구조 및 방향에 대한 정보를 전달합니다. EBSD 검출기는 후방 산란 전자를 포착하고 재료의 결정 구조 및 방향에 고유한 패턴을 생성합니다. 패턴을 분석하여 결정 구조와 방향을 결정할 수 있습니다. EBSD에 의해 생성된 패턴은 X선 회절에 의해 생성된 패턴과 유사하지만 공간 분해능이 더 높고 샘플의 작은 영역을 분석할 수 있는 능력이 있습니다. EBSD 기술은 일반적으로 금속, 세라믹 및 광물과 같은 재료의 미세 조직, 방위 관계, 집합조직 등을 연구하는 데 사용됩니다. 변형, 재결정 또는 위상 변형을 거친 재료를 특성화하고 다결정 재료의 여러 위상 간의 배향 관계를 이해하는 데 활용 가능합니다. 

 

XRD와 다른 점은?

• EBSD(Electron Backscatter Diffraction) 및 XRD(X-ray Diffraction)는 모두 재료의 결정학적 특성을 연구하는 데 사용되는 분석 기술이지만 몇 가지 차이점이 있습니다.
• 원리: EBSD는 전자의 회절을 기반으로 하는 반면 XRD는 X선의 회절을 기반으로 합니다.
• 샘플 준비 방법: EBSD는 신뢰성있는 전자 회절 패턴을 얻기 위해 평평하고 매끄럽고 깨끗한 표면을 가진 광택 표면이 필요합니다. XRD는 분말, 박막 및 벌크 재료를 포함한 다양한 시료에 대해서 분석이 가능합니다.
• 얻을 수 있는 정보: EBSD를 통해서 결정 구조, 방위관계, 입자 크기 및 집합조직 등에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. XRD의 경우 회절 패턴을 통해 정확한 결정 구조를 확인할 수 있습니다.
• 공간 해상도: EBSD는 XRD보다 공간 분해능이 더 높습니다. EBSD는 마이크로미터 크기에 대해 분석이 가능하지만, XRD는 일반적으로 더 넓은 면적에 대한 분석의 평균을 얻게 됩니다.

EBSD에서 입사된 전자빔은 재료의 결정 구조와 상호 작용하여 키쿠치 패턴으로 불리는 한 쌍의 선들의 집합으로 이루어진 회절 패턴이 생성되는데, 이는 입사된 전자빔이 비탄성 충돌로 에너지를 잃고, 다시 회절을 일으킬 때 나타나는 패턴입니다. 변형, 재결정 또는 위상 변형을 거친 재료를 특성화하고 다결정 재료의 여러 위상 간의 배향 관계를 이해하는 데 활용 가능합니다. 

EBSD