通过差分相位对比在 STEM 中解锁铝合金的纳米尺度微观结构细节
材料科学
2026-03-13 v1 仪器与探测器
摘要
扫描透射电子显微镜（STEM）中的差分相位对比（DPC）成像通过分段低角探测器的相位灵敏度映射投影电场。虽然通常用于低束流电流下的原子分辨率成像，但本文演示了DPC作为先进铝合金材料表征的快速微观和纳米尺度图像分割工具。通过对假色DPC显微图进行HSV色彩空间分解，实现了在单一视野内同时识别和量化纳米簇、GP区、中间相析相、位错核心以及相关应变场。该方法在多个合金系统中得到验证，包括变形 AlMgZn(Cu) 交叉合金中的聚集与应变场映射、画烘汽车用板材合金中的析相识别、AA7075-T7 过熟合金中的相变分割，以及AA2024-T3 表面陶瓷层中的纳米孔与纳米颗粒检测。将DPC与神经网络分割相结合，可实现纳米晶铝薄膜中自动化晶界描绘与量化。结合STEM-EDX，DPC分割实现了相关性微观结构分析，确立了DPC作为SPED和4D-STEM等技术的快速补充工具。
引用
@article{arxiv.2603.11643,
title = {Unlocking nanoscale microstructural detail in aluminium alloys through differential phase contrast segmentation in STEM},
author = {Matheus A. Tunes and Martin Hasenburger and Rostislav Daniel and Oscar M. Prada-Ramirez and Philip Aster and Sebastian Samberger and Thomas M. Kremmer and Johannes A. Österreicher},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.11643},
year = {2026}
}