[發(fā)明專利]一種立方晶系中位錯(cuò)柏氏矢量沿任意晶向投影矢量的計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810681882.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109030496A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆志剛;鄭春雷;林耀軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88
• 代理公司: 秦皇島一誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 續(xù)京沙

本發(fā)明公開(kāi)了一種立方晶系中位錯(cuò)柏氏矢量沿任意晶向投影矢量的計(jì)算方法，其內(nèi)容包括：計(jì)算位錯(cuò)柏氏矢量b和晶體晶向t的夾角θ；根據(jù)夾角θ計(jì)算出位錯(cuò)柏氏矢量b在晶向t上的分矢量b_t；將計(jì)算出的矢量b_t代入公式b_p＝b?b_t中，可得出柏氏矢量b沿著晶體晶向t的投影矢量b_p。本發(fā)明利用立方晶系晶體的特殊晶體學(xué)特征計(jì)算出位錯(cuò)柏氏矢量和任意晶向的夾角，進(jìn)而可以計(jì)算得出位錯(cuò)沿此晶向的投影矢量，可用于立方晶體不同晶帶軸上高分辨圖像的位錯(cuò)矢量分析。該方法具有操作過(guò)程簡(jiǎn)單易行，可快速準(zhǔn)確的計(jì)算出位錯(cuò)沿任意電子束方向(晶體晶向)的投影矢量；精確度高，可以方便的區(qū)分不同位錯(cuò)柏氏矢量；易于編程實(shí)現(xiàn)，可作為透射電子顯微鏡精確分析的輔助工具。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種立方晶系中位錯(cuò)柏氏矢量沿任意晶向投影矢量的計(jì)算方法。

背景技術(shù)

位錯(cuò)是晶體材料中的重要缺陷，對(duì)材料的力學(xué)性能有十分重要的影響。研究表明位錯(cuò)的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)能夠促進(jìn)材料的塑性變形；位錯(cuò)與第二相顆粒之間的相互作用，位錯(cuò)之間發(fā)生相互反應(yīng)以及位錯(cuò)纏結(jié)都能夠提高材料強(qiáng)度。在對(duì)納米晶材料中：位錯(cuò)的類型對(duì)材料的性能同樣具有重要影響，能夠產(chǎn)生不全位錯(cuò)的納米晶材料具有高強(qiáng)度、高塑性；而以全位錯(cuò)變形的納米晶材料，一般塑性較差。因此，確定材料中含有的位錯(cuò)類型以及位錯(cuò)組態(tài)是材料科學(xué)研究的首要任務(wù)。

材料中的位錯(cuò)可通過(guò)多種技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)：掃描電子顯微鏡，X射線晶體衍射儀，透射電子顯微鏡。掃描電鏡可通過(guò)兩種方式表征位錯(cuò)：采用觀察樣品表面的位錯(cuò)腐蝕坑來(lái)表征材料中的位錯(cuò)；直接觀察位錯(cuò)的掃描電鏡電子通道襯度技術(shù)(electron channelingcontrast in scanning electron microscopy)。X射線晶體衍射儀是通過(guò)衍射測(cè)量材料中的應(yīng)變量，再由應(yīng)變量計(jì)算出位錯(cuò)密度。透射電鏡是檢測(cè)材料中位錯(cuò)的重要手段：可通過(guò)透射電鏡明場(chǎng)像和暗場(chǎng)像直接觀察到位錯(cuò)；還可以通過(guò)樣品的傾轉(zhuǎn)和位錯(cuò)的消光來(lái)測(cè)量出位錯(cuò)的伯氏矢量；還可以獲取材料的高分辨透射圖像，直接觀察位錯(cuò)的原子圖像。掃描電鏡技術(shù)和X射線晶體衍射技術(shù)常用于宏觀統(tǒng)計(jì)位錯(cuò)，透射電鏡技術(shù)常用于微觀觀察和分析材料中的位錯(cuò)。

隨著透射電子顯微鏡制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，透射電鏡的分辨率得到不斷提高，可以獲取清晰的原子級(jí)晶體缺陷(位錯(cuò)，層錯(cuò)，孿晶)，特別是球差校正電鏡的產(chǎn)生，使得透射電鏡分辨率達(dá)到了亞唉級(jí)通過(guò)透射電鏡高分辨圖片可以進(jìn)行一系列位錯(cuò)分析，如：位錯(cuò)類型分析，位錯(cuò)伯氏矢量分析，位錯(cuò)之間的位錯(cuò)反應(yīng)，微觀應(yīng)力分析(幾何相位分析)。由于透射電鏡的高分辨成像原理的限制，在使用高分辨原子圖像分析位錯(cuò)時(shí)，所觀察到的位錯(cuò)圖像是晶體中位錯(cuò)沿著電子束方向的投影像，因此高分辨圖像上標(biāo)出的位錯(cuò)伯氏矢量也是晶體中位錯(cuò)伯氏矢量沿著電子束方向的投影矢量，超高分辨率的透射電鏡使得研究人員能夠從多個(gè)晶體晶向上獲取清晰晶體位錯(cuò)高分辨圖像，更好的理解和分析材料中的位錯(cuò)，因此在分析高分辨位錯(cuò)圖像時(shí)需要計(jì)算不同位錯(cuò)沿著不同晶體晶向的投影矢量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種立方晶系中位錯(cuò)柏氏矢量沿任意晶向投影矢量的計(jì)算方法，有助于分析立方晶體位錯(cuò)在不同晶向上的高分辨原子圖像。

為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種立方晶系中位錯(cuò)柏氏矢量沿任意晶向投影矢量的計(jì)算方法，該方法的實(shí)現(xiàn)有賴于下述技術(shù)方案：

首先，定義晶體中位錯(cuò)的柏氏矢量b為[U_bV_bW_b]，晶體晶向t為[U_tV_tW_t]，b_t為位錯(cuò)b在晶向t上的分矢量，b_p為位錯(cuò)沿著晶體晶向t的投影矢量；

計(jì)算晶體中位錯(cuò)的柏氏矢量b沿著晶體晶向t的投影矢量b_p的方法步驟如下：