[论文解读] Reflections on the analysis of interfaces and grain boundaries by atom probe tomography

Benjamin M. Jenkins, F. Danoix+5 more|arXiv (Cornell University)|Jun 11, 2018

Advanced Materials Characterization Techniques参考文献 83被引用 48

一句话总结

本文对使用原子探针断层成像分析界面和晶界提供了批判性视角，聚焦空间分辨率极限和成分定量挑战。

ABSTRACT

Interfaces play critical roles in materials, and are usually both structurally and compositionally complex microstructural features. The precise characterization of their nature in three-dimensions at the atomic-scale is one of the grand challenges for microscopy and microanalysis, as this information is crucial to establish structure-property relationships. Atom probe tomography is well-suited to analyzing the chemistry of interfaces at the nanoscale. However, optimizing such microanalysis of interfaces requires great care in the implementation across all aspects of the technique, from specimen preparation to data analysis and ultimately the interpretation this information. This article provides critical perspectives on key aspects pertaining to spatial resolution limits and the issues with compositional analysis that can limit the quantification of interface measurements. Here, we use the example of grain boundaries in steels, however the results are applicable for the characterization of grain boundaries and transformation interfaces in a very wide range of industrially relevant engineering materials.

研究动机与目标

• 推动对界面的三维原子尺度表征，以应对其结构和成分的复杂性。
• 突出界面对材料结构–性能关系的影响。
• 强调在APT研究中对界面的样品制备、数据分析和解释的谨慎重要性。
• 以钢中的晶界作为代表性实例来说明更广泛的主题。

提出的方法

• 对应用于界面与晶界的原子探针断层成像方法学进行评估与批判。
• 以钢中的晶界为例来使讨论落地于具体案例。
• 讨论制备、重建和分析步骤如何影响数据质量与解释。
• 识别APT在成分分析与空间分辨率方面的常见陷阱。

实验结果

研究问题

• RQ1 原子探针断层成像在界面上的空间分辨率极限是什么？
• RQ2 哪些成分分析方面的挑战限制了APT界面测量的定量？
• RQ3 来自钢晶界的见解在多大程度上可推广到其他界面和转变边界？
• RQ4 在样品制备、数据分析和解释等方面哪些做法可优化APT对界面的分析？

主要发现

• 原子探针断层成像存在影响界面分析的空间分辨率极限。
• 成分分析问题可能限制界面测量的定量。
• 基于钢晶界的见解可广泛应用于工程材料中的其他界面和转变边界。
• 对样品制备、数据分析和解释的谨慎优化对于用APT进行可靠的界面表征至关重要。