透射菊池衍射(TKD)技术优势明显 在冶金领域发展潜力较大
透射菊池衍射(TKD),基本原理与电子背散射衍射(EBSD)大致相同,但信号接收方式存在差异,也称为透射电子背散射衍射(TEBSD),是用于纳米结构表征领域的一种技术,一般配套扫描电子显微镜(扫描电镜,SEM)使用。
电子背散射衍射(EBSD),利用电子束照射样品,与晶体表面相互作用,当散射出来的电子满足布拉格衍射条件时,形成携带有晶粒方位信息的衍射花样,被探测器收集可分析获得晶体特征信息。
随着材料科学技术进步,多种纳米晶体材料被开发问世,为进一步优化特性,需要在纳米尺度上对材料进行表征。电子背散射衍射可以对纳米晶体材料的晶粒尺寸、结构、取向等进行分析,但一般是微米级表征,空间分辨率有限,最高在20-50纳米之间,不能真正实现纳米结构材料常规分析。
采用电子背散射衍射技术时,被测样品需向探测器倾斜,接收的是背散射电子衍射信号,导致空间分辨率不高。使用透射菊池衍射技术时,样品无需向探测器倾斜,水平放置,接收的是透射电子衍射信号,由于电子束与材料相互作用的体积减少,其空间分辨率更高,在10纳米以内,可以实现纳米级表征,对超细晶体材料进行分析。
根据新思界产业研究中心发布的《2024-2029年中国透射菊池衍射(TKD)行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,透射菊池衍射于2012年首次被提出,所采用的软硬件与电子背散射衍射技术基本相同,由于空间分辨率高,更适用于晶粒较细材料分析,电子背散射衍射则更适用于晶粒较粗材料分析。但透射菊池衍射需要超薄透明样品,以便电子束穿透,样品制备难度更大。
透射菊池衍射技术可以单独使用,也可以与能谱仪(EDS)结合使用,进一步提高分辨率,被广泛应用在纳米晶体材料、超细晶粒材料、功能材料、高度变形材料、地质样品等分析领域,也可对材料氧化腐蚀性能、化学元素形态等进行研究。特别是在金属纳米晶体结构表征方面,透射菊池衍射可以对不锈钢、铁、铝、铜、镍、钛等进行分析,是冶金领域重要分析技术。
新思界行业分析人士表示,扫描电镜是研究材料三维表层构造的重要仪器,下游可应用范围广泛,全球需求持续增长,2023年市场规模达到36.6亿美元。对比电子背散射衍射,透射菊池衍射技术优势明显,需求有望随着扫描电镜普及提高而不断上升。但目前,透射菊池衍射应用比例低,不是扫描电镜常用探测器,未来随着性能升级,其市场增长空间大,特别是在冶金领域具有较大发展潜力。