انتقال حيود كيكوتشي

إعداد حيود كيكوتشي لنقل البيانات

حركة تايكوندو خارج المحور مع مثال على وضعية EBSP. على اليمين: حركة تايكوندو على المحور مع مثال على وضعية EBSP

التصوير باستخدام الثنائيات في إعداد التايكوندو المحوري. على اليمين: إعداد التايكوندو المحوري

حيود كيكوتشي النافذ ( TKD )، والذي يُسمى أحيانًا حيود الإلكترون الخلفي النافذ ( t-EBSD )، هو أسلوب لرسم خرائط التوجيه على المستوى النانوي. يُستخدم لتحليل البنى المجهرية لعينات المجهر الإلكتروني النافذ الرقيقة (TEM) في المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). وقد استُخدمت هذه التقنية على نطاق واسع في توصيف المواد النانوية البلورية، بما في ذلك الأكاسيد والموصلات الفائقة والسبائك المعدنية.

توفر تقنية حيود الإلكترونات المرتدة (TKD) دقة مكانية محسّنة، مما يُمكّن من توصيف المواد النانوية البلورية والعينات المشوهة بشدة بكفاءة، حيث يمكن أن تمنع كثافة الانخلاعات العالية التوصيف الناجح باستخدام حيود الإلكترونات المرتدة التقليدي . وقد أفادت العديد من الدراسات بتحقيق دقة أقل من 10 نانومتر باستخدام تقنية TKD.

يتمثل الفرق الرئيسي بين بقع الحيود وأشرطة كيكوتشي في أن بقع الحيود المنفصلة في المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) تنشأ من التشتت المتماسك للشعاع الساقط، بينما يُوصف تكوين أشرطة كيكوتشي بأنه عملية من خطوتين تتكون من تشتت غير متماسك للشعاع الأولي يليه تشتت متماسك لهذه الإلكترونات المنحازة للأمام. وقد طُبقت تقنية حيود كيكوتشي (TKD) أيضًا لتحليل عينات من البيريدوتيت فائق النعومة في المجهر الإلكتروني الماسح. ويمكن تحضير عينات TKD باستخدام الطرق القياسية المستخدمة في المجهر الإلكتروني النافذ (TEM). ^{[ 1 ]}

حيود كيكوتشي الانتقالي (TKD أو t-EBSD ^{[ 2 ]} ) هو تقنية حيود الإلكترونات المرتدة (EBSD) تُستخدم لتحليل التوجه البلوري والبنية المجهرية للمواد بدقة مكانية عالية. ^{[ 3 ]} وهو نوع من حيود الإلكترونات ذي الحزمة المتقاربة ، والذي طُرح في سبعينيات القرن الماضي، وازدادت شعبيته منذ ذلك الحين في أبحاث علوم المواد، وخاصة لدراسة المواد على المستوى النانوي. ^{[ 4 ]}

في تقنية حيود الإلكترونات عبر الفوتونات (TKD)، تُحضّر عينة رقيقة من رقاقة معدنية وتوضع عمودياً على شعاع الإلكترونات في مجهر إلكتروني ماسح . ثم يُركّز شعاع الإلكترونات على بقعة صغيرة على العينة، فتقوم الشبكة البلورية للعينة بحيود الإلكترونات النافذة . بعد ذلك، يُجمع نمط الحيود بواسطة كاشف ويُحلل لتحديد التوجه البلوري والبنية المجهرية للعينة. ^{[ 5 ]}

إحدى المزايا الرئيسية لتقنية حيود الإلكترونات النافذة (TKD) هي دقتها المكانية العالية التي تصل إلى بضعة نانومترات. ويتحقق ذلك باستخدام بقعة صغيرة لحزمة الإلكترونات، يقل قطرها عادةً عن 10 نانومترات، وجمع الإلكترونات النافذة بواسطة كاشف المجال المظلم الحلقي ذي الزاوية الصغيرة (STEM-ADF) في مجهر المسح الإلكتروني النافذ (STEM). ومن مزايا TKD الأخرى حساسيتها العالية للتغيرات الموضعية في التوجه البلوري. ويعود ذلك إلى أن الإلكترونات النافذة في TKD تنحرف بزوايا صغيرة جدًا، مما يجعل نمط الحيود شديد الحساسية للتغيرات الموضعية في الشبكة البلورية. ^{[ 4 ]}

يمكن استخدام تقنية حيود الإلكترونات المشتتة (TKD) لدراسة المواد النانوية، مثل الجسيمات النانوية والأغشية الرقيقة. ^{[ 6 ]} يمكن تحضير عينات الرقائق الرقيقة لتقنية TKD باستخدام شعاع أيوني مركّز (FIB) أو آلة طحن أيوني . مع ذلك، فإن هذه الآلات باهظة الثمن، ويتطلب تشغيلها مهارات وتدريبًا خاصين. إضافةً إلى ذلك، قد تكون أنماط الحيود الناتجة عن تقنية TKD أكثر تعقيدًا في التفسير من تلك الناتجة عن تقنيات حيود الإلكترونات المشتتة التقليدية (EBSD)، وذلك بسبب الهندسة المعقدة للإلكترونات المحيدة. ^{[ 5 ] [ 7 ]}

تختلف طرق حيود الإلكترونات المحورية وغير المحورية في اتجاه العينة بالنسبة لحزمة الإلكترونات. ^{[ 5 ]} في الحيود المحوري، تُوجّه العينة بحيث تكون حزمة الإلكترونات الساقطة عمودية تقريبًا على سطحها. ينتج عن ذلك نمط حيود متمركز تقريبًا حول اتجاه الحزمة النافذة. ^{[ 9 ]} يُستخدم الحيود المحوري عادةً لتحليل العينات ذات الإجهاد الشبكي المنخفض والتناظر البلوري العالي، مثل البلورات الأحادية أو الحبيبات الكبيرة. ^{[ 7 ] [ 5 ]}

في تقنية حيود الإلكترونات خارج المحور (TKD)، تُمال العينة بالنسبة لحزمة الإلكترونات الساقطة، عادةً بزاوية عدة درجات. ينتج عن ذلك نمط حيود مُزاح بعيدًا عن اتجاه الحزمة النافذة. تُستخدم تقنية حيود الإلكترونات خارج المحور عادةً لتحليل العينات ذات الإجهاد الشبكي العالي و/أو التناظر البلوري المنخفض، مثل المواد النانوية البلورية أو المواد التي تحتوي على عيوب. غالبًا ما تُفضل تقنية حيود الإلكترونات خارج المحور في أبحاث علوم المواد لأنها توفر معلومات أكثر دقة حول التوجه البلوري والبنية المجهرية للعينة، خاصةً في العينات ذات الكثافة العالية للعيوب ^{[ 10 ]} أو درجة عالية من الإجهاد الشبكي. ^{[ 11 ] [ 12 ]} مع ذلك، لا تزال تقنية حيود الإلكترونات على المحور مفيدة لدراسة العينات ذات التناظر البلوري العالي أو للتحقق من التوجه البلوري للعينة قبل إجراء تقنية حيود الإلكترونات خارج المحور. ^{[ 5 ]} يمكن لتقنية المحور تسريع عملية الحصول على البيانات بأكثر من 20 ضعفًا، كما أن إعداد زاوية تشتت منخفضة يُنتج أنماطًا ذات جودة أعلى. ^{[ 13 ]}

تتأثر دقة تقنية حيود الإلكترونات المشتتة عكسيًا (EBSD) بعوامل متعددة، منها حجم الحزمة، وجهد تسريع الإلكترونات، والكتلة الذرية للمادة، وسُمك العينة. ومن بين هذه المتغيرات، يُعد سُمك العينة العامل الأكثر تأثيرًا على جودة النمط ودقة الصورة. فزيادة سُمك العينة تُوسّع الحزمة، مما يُقلل من الدقة المكانية الجانبية. ^{[ 9 ] [ 6 ] [ 14 ]}

• سنيدون، غلين سي؛ تريمبي، باتريك دبليو؛ كيرني، جولي إم. (1 ديسمبر 2016). "حيود كيكوتشي النافذ في المجهر الإلكتروني الماسح: مراجعة" . مجلة علوم وهندسة المواد: التقارير . 110 : 1-12 . doi : 10.1016/j.mser.2016.10.001 . ISSN 0927-796X . 
• فوندنبرغر، جيه جيه؛ بوزي، إي؛ غوران، دي؛ غويون، جيه؛ يوان، إتش؛ مورافيك، إيه. (2016-02-01). "رسم خرائط التوجيه باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح النافذ مع كاشف محوري" . المجهرية الفائقة . 161 : 17-22 . doi : 10.1016/j.ultramic.2015.11.002 . ISSN 0304-3991 . 
• نيسن، ف.؛ بوروز، أ.؛ فانتا، أ.؛ باستوس دا سيلفا (1 مارس 2018). "مقارنة منهجية بين حيود كيكوتشي المحوري وغير المحوري" . المجهرية الفائقة . 186 : 158-170 . doi : 10.1016/j.ultramic.2017.12.017 . ISSN 0304-3991 .