[发明专利]结构复杂材料的三维倒易空间重构方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料的复杂结构的表征方法，具体包括：(1)碳碳复合材料 中热解炭结构、(2)具有连续择优取向的织构型材料的倒空间结构、(3)存 在局域性连续分布的倒空间结构、(4)存在局部准周期调制的倒空间结构、 (5)更为复杂分布的倒空间结构的三维倒易空间重构方法。

背景技术

织构型材料中微晶择优取向分布与材料的力学和物理性能密切相关。 为达到某种应用背景对材料性能的要求，全面、准确地表征织构型材料的 择优取向分布特征是建立材料“工艺-结构-性能”关系的基础。三维倒 易点阵对描述周期性晶体点阵平面的取向较之在正空间具有表征方便的优 越性。而晶体取向在三维倒易空间的分布通常可以在透射电子显微镜上通 过倾转电子衍射实验重构得到。

选区电子衍射谱是三维倒易空间重构的原始数据。每一张电子衍射谱 可以看作是样品选区处三维倒易空间分布的一个二维截面投影。当已知多 个二维截面投影以及它们之间的夹角关系，我们即可重构出该样品在倒易 空间的三维取向分布。其中，确定各选区电子衍射谱之间的关系是重构的 关键。对于单晶结构未知的样品，通常采用三张共(倾转)轴的电子衍射 谱即可确定布拉菲点阵类型。然而，对于织构型材料以及结构复杂或者缺 陷分布异常的材料，由于其衍射花样通常为局域性连续分布的衍射弧段、或 者存在局部准周期调制，而不是离散的衍射斑点，在执行倾转操作时难以 通过观察倾转前后衍射谱的变化来准确判断倾转轴的唯一性。这一倾转轴 的确定和保持技术上的困难使得难以实现对织构型材料择优取向分布在三 维倒易空间中的表征。

此外，对于具有复杂图形和强度分布的衍射花样，其三维倒易空间的 取向分布直接受到电子衍射记录强度的影响，必须通过电子衍射强度定量 分析来表征并保证记录条件的一致性；另外，为保证电子衍射强度分析的 可靠，电子衍射谱的记录需限定在记录介质的衍射强度动态范围内。目前， 新发展的CCD成像技术是衍射强度分析的理想手段。然而，由于CCD成 像器件的记录尺寸有限和易受电子辐照损伤，使得传统的底片和成像板记 录方式仍然不可替代。

发明内容

本发明的目的是提供了一种结构复杂材料(包括：(1)碳碳复合材料及碳 纤维、(2)具有连续择优取向的织构型材料、(3)具有倒空间局域性连续分布 或存在局部准周期调制的材料)的三维倒易空间重构方法，该方法是通过针 对任意选取的有效倾转轴，对倾转操作过程中样品台主倾角α与副倾角β 的配合取值进行预先量化，使整个衍射系列准确地保持统一倾转轴倾转。