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JP6781893B2 - Crystal orientation analysis method - Google Patents
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

本発明は、結晶方位の解析方法およびその解析装置に属する。 The present invention belongs to a method for analyzing crystal orientation and an analysis device thereof.

被測定試料の結晶方位(晶帯軸とも言う。)の測定において、電子線後方散乱回折法(本明細書において「EBSD」と記載する場合がある。)は、被測定試料の結晶方位の構造を測定することで、当該被測定試料の相の同定を行う他、多結晶性被測定試料においては、結晶方位分布や結晶粒の大きさを測定することが出来る。さらに、これらの測定データを基に、被測定試料における隣り合う測定点間の方位差などの各種測定を行うことが出来、さらに、当該被測定試料における結晶方位の配向性の解析を行うことも出来る。 In the measurement of the crystal orientation (also referred to as the crystal zone axis) of the sample to be measured, the electron backscatter diffraction method (sometimes referred to as “EBSD” in the present specification) is the structure of the crystal orientation of the sample to be measured. In addition to identifying the phase of the sample to be measured, it is possible to measure the crystal orientation distribution and the size of the crystal grains in the multicrystalline sample to be measured. Furthermore, based on these measurement data, various measurements such as the orientation difference between adjacent measurement points in the sample to be measured can be performed, and further, the orientation of the crystal orientation in the sample to be measured can be analyzed. You can.

従来、EBSDは鉄鋼材料被測定試料等の評価に用いられており、得られた結晶方位データを測定することで、当該被測定試料の結晶方位の評価をすることが行われている。そして、得られた評価結果は、鋼板の打ち抜き性、圧延方向の磁気特性(例えば、特許文献1参照。)、引張強度(例えば、特許文献2参照。)といった特性評価に用いられている。 Conventionally, EBSD has been used for evaluation of a sample to be measured of a steel material, and the crystal orientation of the sample to be measured is evaluated by measuring the obtained crystal orientation data. The obtained evaluation results are used for characteristic evaluation such as punching property of the steel sheet, magnetic properties in the rolling direction (see, for example, Patent Document 1), and tensile strength (see, for example, Patent Document 2).

EBSDにおいては、測定装置として走査型電子顕微鏡(本発明において「SEM(装置)」と記載する場合がある。)を用い、被測定試料へ電子線を照射する。そして、当該被測定試料の被測定面で生じる電子線の回折現象によって発生する「菊池パターン」と呼ばれる回折図形を撮影する。この菊池パターンは、当該被測定試料の結晶方位の情報を含んでいる。そこで、当該菊池パターンを解析することにより、当該被測定試料の被測定面における結晶方位データであるところのオイラー角(詳しくは後述)の値を測定することが可能となる。 In EBSD, a scanning electron microscope (sometimes referred to as "SEM (device)" in the present invention) is used as a measuring device, and an electron beam is irradiated to the sample to be measured. Then, a diffraction pattern called a "Kikuchi pattern" generated by the diffraction phenomenon of the electron beam generated on the surface to be measured of the sample to be measured is photographed. This Kikuchi pattern contains information on the crystal orientation of the sample to be measured. Therefore, by analyzing the Kikuchi pattern, it is possible to measure the value of Euler angles (details will be described later), which is the crystal orientation data on the surface to be measured of the sample to be measured.

EBSDの測定装置は、SEM装置と、所定のソフトウエアを有するコンピュータとで構成されている。そして、当該SEM装置内において高傾斜して設置されている被測定試料の測定位置へ電子線が照射されると、電子線照射点において後方散乱し所謂菊池パターンを形成する。形成された菊池パターンを高感度カメラ等で撮影し、当該菊池パターンを当該コンピュータにて画像処理し、被測定試料の測定位置におけるオイラー角の値を短待間で測定し、解析するものである。
EBSDは、バルク被測定試料表面の各位置における部分毎の微細構造の定量的測定や、表面の各位置における結晶方位の定量的測定が出来、その分析エリアはSEM装置にて観察できる領域である。当該SEMの分解能にもよるが、最小数10nmの分解能で測定ができる。
The EBSD measuring device is composed of an SEM device and a computer having predetermined software. Then, when the electron beam is irradiated to the measurement position of the sample to be measured, which is installed at a high inclination in the SEM device, it scatters backward at the electron beam irradiation point to form a so-called Kikuchi pattern. The formed Kikuchi pattern is photographed with a high-sensitivity camera or the like, the Kikuchi pattern is image-processed by the computer, and the Euler angles at the measurement position of the sample to be measured are measured and analyzed in a short wait time. ..
EBSD can quantitatively measure the microstructure of each part at each position on the surface of the bulk sample to be measured and quantitatively measure the crystal orientation at each position on the surface, and the analysis area is an area that can be observed with an SEM device. .. Although it depends on the resolution of the SEM, the measurement can be performed with a minimum resolution of several tens of nm.

特開平11−61358号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-61358 特開2008−266673号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-266673

上述の通り、EBSDの測定装置の進歩は目覚ましく、極めて良好な分解能にて測定を行うことが可能である。ただ、これは、被測定試料に対する測定点が著しく増加することを意味する。そうなると必然的に莫大な数の測定点各々に対して測定結果(例えば後述のオイラー角の値(φ1,Φ,φ2))が莫大に得られる。それ自体は好ましいことである反面、EBSDの測定結果から、被測定試料における大まかな結晶方位(例えば被測定面における各結晶方位の割合)を把握することも求められる。ところが、この莫大な数の測定結果からどのようにして全体としての結晶方位(詳しく言うと全体から見たときの結晶方位の割合)を把握するのか、についての検討は未だなされていないのが現状である。 As mentioned above, the progress of the EBSD measuring device is remarkable, and it is possible to perform the measurement with extremely good resolution. However, this means that the number of measurement points for the sample to be measured is significantly increased. In that case, measurement results (for example, Euler angle values (φ1, Φ, φ2) described later) are inevitably obtained for each of a huge number of measurement points. On the other hand, it is preferable in itself, but it is also required to grasp the rough crystal orientation (for example, the ratio of each crystal orientation on the surface to be measured) in the sample to be measured from the measurement result of EBSD. However, the current situation is that no study has been made on how to grasp the crystal orientation as a whole (more specifically, the ratio of the crystal orientation when viewed from the whole) from this enormous number of measurement results. Is.

もちろん、オイラー角の値の獲得に加え、例えば電子顕微鏡を用いた電子回折にて、人力による観察を行うことにより、被測定試料の特定箇所の結晶方位を把握することはできる。しかしながら、その場合、人力に頼る故、特定箇所すなわち測定点の数は自ずと少なくならざるを得ず、被測定面全体における結晶方位を把握できるとは言い難い。 Of course, in addition to acquiring the values of Euler angles, it is possible to grasp the crystal orientation of a specific portion of the sample to be measured by observing by human power, for example, by electron diffraction using an electron microscope. However, in that case, since it relies on human power, the number of specific points, that is, the number of measurement points, has to be naturally reduced, and it cannot be said that the crystal orientation on the entire surface to be measured can be grasped.

なお、結晶方位の配向性評価としてX線回折(いわゆるXRD)を用いることも考えられるが、XRDで得られる情報は多数の粒子の平均的な情報であり、任意被測定試料の幾何学的な特定箇所と対応付けられる結晶方位の情報を直接的に得ることは困難である。 It is conceivable to use X-ray diffraction (so-called XRD) for evaluating the orientation of the crystal orientation, but the information obtained by XRD is the average information of a large number of particles, and the geometrical of the arbitrary sample to be measured It is difficult to directly obtain information on the crystal orientation associated with a specific location.

後で実施形態として詳述するが、例えば、層状岩塩型構造を有する層状化合物系リチウムイオン2次電池正極材料に対して結晶方位の解析を行う場合、該正極材料は、微細な結晶粒(=1次粒子)の集合体である球状2次粒子の形態を有している。その1次粒子が球の動径方向に対して配向性を有していると、粒子表面へのLiイオンの脱離が生じやすく、電池としての特性向上が期待される。
しかしながら、そもそもその配向性を評価する手法がこれまで確立されていなかった。このような事情もあり、本発明の課題についての知見を得た次第である。
As will be described in detail later as an embodiment, for example, when the crystal orientation of a layered compound-based lithium ion secondary battery positive electrode material having a layered rock salt type structure is analyzed, the positive electrode material has fine crystal grains (=). It has the form of spherical secondary particles, which are aggregates of primary particles). If the primary particles are oriented in the radial direction of the sphere, the Li ions are likely to be desorbed from the particle surface, which is expected to improve the characteristics of the battery.
However, a method for evaluating the orientation has not been established so far. Due to such circumstances, we have obtained knowledge about the subject of the present invention.

本発明の主な目的は、被測定面における結晶方位の割合を比較的容易に把握可能とする方法およびその関連技術を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a method and related techniques for making it possible to relatively easily grasp the ratio of crystal orientations on a surface to be measured.

上記の課題を解決すべく、本発明者は鋭意検討を行った。その結果、被測定試料の被測定面に設定された複数の測定点において得られた各々のオイラー角の値に応じ、複数の結晶方位のうちのいずれかの結晶方位に各々の測定点が属するか否かを判定し、属していれば当該測定点を当該結晶方位へと振り分けるという手法を想到した。そして、振り分けられた測定点の数によって被測定面における各結晶方位の割合を算出し、これにより当該割合を比較的容易に把握するという手法を想到した。 In order to solve the above problems, the present inventor has conducted diligent studies. As a result, each measurement point belongs to any one of the plurality of crystal orientations according to the values of the Euler angles obtained at the plurality of measurement points set on the measurement surface of the sample to be measured. I came up with a method of determining whether or not it belongs, and if it belongs, assigns the measurement point to the crystal orientation. Then, he came up with a method of calculating the ratio of each crystal orientation on the surface to be measured from the number of distributed measurement points, and thereby grasping the ratio relatively easily.

上記の知見に基づいて成された本発明の態様は、以下の通りである。
本発明の第1の態様は、
被測定試料の被測定面において直交座標で規定された複数の測定点の各々におけるオイラー角の値を測定する測定工程と、
前記オイラー角の値に応じ、複数の結晶方位のうちのいずれかの結晶方位に各々の前記測定点が属するか否かを判定し、属していれば前記測定点を当該結晶方位へと振り分け、各結晶方位へと振り分けられた前記測定点の数によって前記被測定面における各結晶方位の割合を算出する演算工程と
を有する、結晶方位の解析方法である。
Aspects of the present invention made based on the above findings are as follows.
The first aspect of the present invention is
A measurement process for measuring Euler angle values at each of a plurality of measurement points defined by Cartesian coordinates on the measurement surface of the sample to be measured, and
Depending on the value of the Euler angle, it is determined whether or not each measurement point belongs to any one of the plurality of crystal orientations, and if so, the measurement point is assigned to the crystal orientation. This is a crystal orientation analysis method having a calculation step of calculating the ratio of each crystal orientation on the surface to be measured based on the number of measurement points assigned to each crystal orientation.

本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の発明において、
前記被測定試料は、層状岩塩型構造を有する層状化合物系リチウムイオン2次電池正極材料における複数の活物質粒子であり、
前記被測定面は、複数の当該活物質粒子の断面である。
A second aspect of the present invention is the invention described in the first aspect.
The sample to be measured is a plurality of active material particles in a layered compound-based lithium ion secondary battery positive electrode material having a layered rock salt type structure.
The surface to be measured is a cross section of a plurality of the active material particles.

本発明の第3の態様は、第2の態様に記載の発明において、
前記演算工程での振り分けにおいて、振り分けの基準となるオイラー角の許容幅は±30°とする。
A third aspect of the present invention is the invention described in the second aspect.
In the sorting in the calculation process, the allowable width of Euler angles, which is the reference for sorting, is ± 30 °.

本発明の第4の態様は、第1〜第3の態様のいずれかに記載の発明において、
前記測定工程においては電子線後方散乱回折法を用いる。
A fourth aspect of the present invention is the invention according to any one of the first to third aspects.
In the measurement step, an electron backscatter diffraction method is used.

本発明の第5の態様は、
被測定試料の被測定面において直交座標で規定された複数の測定点の各々におけるオイラー角の値を測定する測定手段と、
前記オイラー角の値に応じ、複数の結晶方位のうちのいずれかの結晶方位に各々の前記測定点が属するか否かを判定し、属していれば前記測定点を当該結晶方位へと振り分け、各結晶方位へと振り分けられた前記測定点の数によって前記被測定面における各結晶方位の割合を算出する演算手段と
を有する、結晶方位の解析装置である。
A fifth aspect of the present invention is
A measuring means for measuring Euler angle values at each of a plurality of measuring points defined by Cartesian coordinates on the measured surface of the sample to be measured, and
Depending on the value of the Euler angle, it is determined whether or not each measurement point belongs to any one of the plurality of crystal orientations, and if so, the measurement point is assigned to the crystal orientation. It is a crystal orientation analysis apparatus having a calculation means for calculating the ratio of each crystal orientation on the surface to be measured based on the number of measurement points assigned to each crystal orientation.

本発明によれば、被測定面における結晶方位の割合を比較的容易に把握することができる。 According to the present invention, the ratio of crystal orientations on the surface to be measured can be grasped relatively easily.

本実施形態における結晶方位の解析装置の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the analysis apparatus of a crystal orientation in this embodiment. 本実施形態における層状岩塩型構造を持つ層状化合物系リチウムイオン2次電池正極材料の活物質粒子の結晶構造を示す斜視概略図である。It is a perspective schematic view which shows the crystal structure of the active material particle of the layered compound-based lithium ion secondary battery positive electrode material which has a layered rock salt type structure in this embodiment. 図2に示す結晶方位において基準値に対する許容幅を説明する図である。It is a figure explaining the permissible width with respect to the reference value in the crystal orientation shown in FIG. 本実施形態における被測定試料の被測定面に存在する、一次粒子が凝集して形成された二次粒子の断面を示す概略図であり、(a)は配向性がある二次粒子の断面であり、(b)は配向性がない二次粒子の断面である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the secondary particle formed by agglomeration of primary particles existing on the surface to be measured of the sample to be measured in this embodiment, and (a) is the cross section of the secondary particle which has orientation. Yes, (b) is a cross section of a secondary particle having no orientation. 本実施例において各測定点を各結晶方位に割り振った結果を示すグラフであり、(a)〜(c)は各々Sample1〜3の結果を示す。It is a graph which shows the result of allocating each measurement point to each crystal orientation in this Example, and (a)-(c) show the result of Samples 1-3 respectively.

本発明の実施の形態について以下の順に説明する。
1.結晶方位の解析方法
1−1.準備工程
1−2.測定工程
1−3.演算工程
2.結晶方位の解析装置他
3.実施の形態における効果
4.変形例等
なお、本明細書において「〜」は所定の数値以上かつ所定の数値以下を指す。
Embodiments of the present invention will be described in the following order.
1. 1. Crystal orientation analysis method 1-1. Preparation process 1-2. Measurement process 1-3. Calculation process 2. Crystal orientation analyzer, etc. 3. Effect in embodiment 4. Modifications, etc. In this specification, “~” refers to a predetermined value or more and a predetermined value or less.

<1.結晶方位の解析方法>
1−1.準備工程
本工程においては、以下の各内容を準備する。
なお、以下では結晶方位という用語を晶帯軸と同様の意味を持つものとして扱う。結晶方位および晶帯軸は3つの指数<u,v,w>にて記述されるが、これらは結晶において同じ指数を用いた場合に表される結晶面[h,k,l](ここでh=u,k=v,w=l)に対し、その法線に対応する方向となる。
<1. Crystal orientation analysis method>
1-1. Preparation process In this process, the following contents are prepared.
In the following, the term crystal orientation will be treated as having the same meaning as the crystal zone axis. The crystal orientation and the crystal zone axis are described by three indices <u, v, w>, which are represented when the same exponents are used in the crystal planes [h, k, l] (here). For h = u, k = v, w = l), the direction corresponds to the normal.

(測定される被測定試料(被測定試料))
まず、本実施形態においては、EBSDを用いた被測定試料の結晶方位を解析する方法を例示する。従って、EBSDによって観察される、被測定試料の被測定面における領域は、当該領域の中心部と外側とを定義出来るような円形またはそれに近い楕円等の形状であることが通常であるが、四角形等の形状であってももちろん構わない。尤も、当該領域が円形またはそれに近い楕円等の形状をしていれば、当該被測定試料の3次元的な形状は問われない。具体的には、球形被測定試料の断面、円筒形被測定試料を軸に垂直な方向に切断した際に得られる断面、ワイヤー形状被測定試料を伸線方向に垂直な方向に切断した際に得られる断面等、であっても適用することが出来る。ただ、上述したように本工程におけるEBSDではSEM装置を用いて被測定試料の結晶方位を測定する為、被測定試料において結晶方位の測定を行う領域は、100μm×100μm以下、50nm×50nm以上であることが好ましい。
(Measured sample to be measured (measured sample))
First, in this embodiment, a method of analyzing the crystal orientation of the sample to be measured using EBSD will be exemplified. Therefore, the region on the surface to be measured of the sample to be measured observed by EBSD is usually in the shape of a circle or an ellipse close to it so that the center and the outside of the region can be defined, but is a quadrangle. Of course, the shape may be the same. However, as long as the region has a shape such as a circle or an ellipse close to it, the three-dimensional shape of the sample to be measured does not matter. Specifically, the cross section of the spherical sample to be measured, the cross section obtained when the cylindrical sample to be measured is cut in the direction perpendicular to the axis, and the cross section obtained when the wire-shaped sample to be measured is cut in the direction perpendicular to the wire drawing direction. Even the obtained cross section can be applied. However, as described above, since the EBSD in this step measures the crystal orientation of the sample to be measured using an SEM device, the region for measuring the crystal orientation in the sample to be measured is 100 μm × 100 μm or less and 50 nm × 50 nm or more. It is preferable to have.

被測定試料の材料としては結晶性を有するものであれば特に制限は無い。本実施形態においては、層状岩塩型構造を有する層状化合物系リチウムイオン2次電池正極材料を例示する。
リチウムイオン二次電池の正極材料としては、層状岩塩型構造(α−NaFeO型構造)を有しているものが広く知られている。本発明の課題の項目にて簡単に述べたところであるが、該正極材料は、微細な結晶粒(=1次粒子)の集合体である球状2次粒子の形態を有している。その1次粒子が球の動径方向に対して配向性を有していると、粒子表面へのLiイオンの脱離が生じやすく、電池としての特性向上が期待される。さらに詳しく言うと、この種の正極活物質においては、<001>軸以外の晶帯軸方向(例えば<101>軸方向や<104>軸方向、<100>軸方向や<110>軸方向)にて、リチウムイオン(Li)の出入りが生じ、充放電動作が行われる。そのため、正極活物質の電池としての性能向上のためにはリチウムイオンの出入りがより良好に行われるようにする必要があり、そのための材料開発にて材料の結晶方位の配向性評価を行える手法が求められる。
本実施形態は、このような事情を踏まえて上記の材料を例示し、当該材料を被測定試料としたときの結晶方位の解析を例示するものである。
The material of the sample to be measured is not particularly limited as long as it has crystallinity. In this embodiment, a layered compound-based lithium ion secondary battery positive electrode material having a layered rock salt type structure is exemplified.
As a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, a material having a layered rock salt type structure (α-NaFeO type 2 structure) is widely known. As briefly described in the item of the subject of the present invention, the positive electrode material has a form of spherical secondary particles which are aggregates of fine crystal grains (= primary particles). If the primary particles are oriented in the radial direction of the sphere, the Li ions are likely to be desorbed from the particle surface, which is expected to improve the characteristics of the battery. More specifically, in this type of positive electrode active material, the crystal zone axial direction other than the <001> axis (for example, <101> axial direction, <104> axial direction, <100> axial direction, or <110> axial direction). Lithium ion (Li + ) goes in and out, and the charge / discharge operation is performed. Therefore, in order to improve the performance of the positive electrode active material as a battery, it is necessary to allow lithium ions to enter and exit better, and a method that can evaluate the orientation of the crystal orientation of the material in material development for that purpose is available. Desired.
In this embodiment, the above-mentioned material is exemplified based on such circumstances, and the analysis of the crystal orientation when the material is used as a sample to be measured is exemplified.

(被測定試料の前処理)
被測定試料の前処理においては、EBSDによる測定を実施する為の被測定面を得る為、被測定試料を適宜に切断して、いわゆる断面出しを実施する。そして、断面出しの際には、当該断面の汚染やダメージを防ぐ為に、被測定試料の種類に応じてイオン加工や研磨を施すことが好ましい。
さらに、被測定試料の導電性が低い場合には、EBSD測定における電子線の照射によるチャージを防ぐ目的で、上述した断面へ、カーボンや重金属のコーティングを施すことが好ましい。
そして、被測定試料を測定装置内(例えばSEM装置内)に設置する際、被測定試料の導電性を保つ観点から、被測定試料ホルダーへの固定は導電性ペーストを用いて行うことが好ましい。
(Pretreatment of sample to be measured)
In the pretreatment of the sample to be measured, in order to obtain the surface to be measured for carrying out the measurement by EBSD, the sample to be measured is appropriately cut and so-called cross-sectioning is performed. Then, when the cross section is formed, it is preferable to perform ion processing or polishing according to the type of the sample to be measured in order to prevent contamination or damage of the cross section.
Further, when the conductivity of the sample to be measured is low, it is preferable to coat the above-mentioned cross section with a carbon or heavy metal in order to prevent charging due to irradiation with an electron beam in the EBSD measurement.
When the sample to be measured is installed in the measuring device (for example, in the SEM device), it is preferable to fix the sample to be measured to the sample holder using a conductive paste from the viewpoint of maintaining the conductivity of the sample to be measured.

(測定装置への被測定試料の設置)
後述の測定工程の準備として、上記の被測定試料を測定装置に設置する。この測定装置は、本実施形態においては、EBSD測定に用いる結晶方位の解析装置を備えたSEM装置を例示する。なお、当該SEM装置以外であっても、オイラー角を測定する機能を有し、かつ所定の結晶方位への振り分け・割合の算出を行う機能を有する装置であれば特に限定は無い。
(Installation of the sample to be measured in the measuring device)
In preparation for the measurement process described later, the sample to be measured is installed in the measuring device. In this embodiment, this measuring device exemplifies an SEM device including a crystal orientation analysis device used for EBSD measurement. In addition to the SEM device, there is no particular limitation as long as it has a function of measuring Euler angles and a function of sorting and calculating the ratio to a predetermined crystal orientation.

本実施形態においては上述の通り当該SEM装置を例示する。図1は、当該SEM装置であるところの結晶方位の解析装置の概要を示すブロック図であり、符号1は被測定試料、符号2は電子線を照射する為の電子銃、符号3は被測定試料を固定する為のステージ、符号4は被測定試料から発生する散乱した電子線(菊池線)を撮影する検出器の役割を果たすカメラ、符号5は被測定試料ステージの制御部、符号6は電子銃の制御部、符号7はカメラの制御部、符号8は装置各部の制御や測定データの保存、直交座標を用いたEBSD解析を行うコンピュータである。 In this embodiment, the SEM device is illustrated as described above. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a crystal orientation analysis device, which is the SEM device. Reference numeral 1 is a sample to be measured, reference numeral 2 is an electron gun for irradiating an electron beam, and reference numeral 3 is a measurement device. A stage for fixing the sample, reference numeral 4 is a camera that acts as a detector for photographing scattered electron beams (Kikuchi line) generated from the sample to be measured, reference numeral 5 is a control unit of the sample stage to be measured, and reference numeral 6 is a control unit of the sample to be measured. The control unit of the electron gun, reference numeral 7 is a control unit of a camera, and reference numeral 8 is a computer that controls each part of the device, stores measurement data, and performs EBSD analysis using orthogonal coordinates.

そして、当該SEM装置はさらに、本実施形態の特徴部分の一つであるところの符号9で示すコンピュータ(振り分け・割合算出)を備えている。
当該コンピュータ(振り分け・割合算出)9は、符号8で示すコンピュータから直交座標により結晶方位データ(すなわちオイラー角の値)を受領し、後述の演算工程(すなわち振り分け工程と割合算出工程)を実施するものである。
なお、本ブロック図においては、コンピュータ(振り分け・割合算出)9とコンピュータ8とは、別装置となっているが、所望により一体化することも出来る。
The SEM device further includes a computer (sorting / ratio calculation) indicated by reference numeral 9, which is one of the characteristic parts of the present embodiment.
The computer (sorting / ratio calculation) 9 receives crystal orientation data (that is, Euler angle values) from the computer indicated by reference numeral 8 in Cartesian coordinates, and performs a calculation step (that is, a sorting step and a ratio calculation step) described later. It is a thing.
In this block diagram, the computer (sorting / ratio calculation) 9 and the computer 8 are separate devices, but they can be integrated if desired.

図1において、電子銃2で発生し、被測定試料1へ向かい、当該被測定試料に衝突・散乱してカメラ4へ向かう破線は、電子線の光路を示している。
被測定試料1へ照射する電子線の加速電圧、電流量は、被測定試料の種類やSEMの特性に依る部分がある為、一概には規定出来ない。一例として挙げると、銅の単体を被測定試料とする場合には、加速電圧は約15kV、電流量は約3〜6nAにて測定を行うことが好ましい。また、本実施形態で採用した上記のリチウムイオン2次電池正極材料を被測定試料とする場合には、加速電圧は約10kV〜30kV、電流量は約5〜30nAにて測定を行うことが好ましい。
In FIG. 1, the broken line generated by the electron gun 2, heading toward the sample to be measured 1, colliding with and scattering the sample to be measured, and heading toward the camera 4 indicates the optical path of the electron beam.
The accelerating voltage and current amount of the electron beam irradiating the sample to be measured 1 cannot be unconditionally specified because it depends on the type of the sample to be measured and the characteristics of the SEM. As an example, when a simple substance of copper is used as the sample to be measured, it is preferable to perform the measurement at an accelerating voltage of about 15 kV and a current amount of about 3 to 6 nA. Further, when the above-mentioned lithium ion secondary battery positive electrode material adopted in the present embodiment is used as a sample to be measured, it is preferable to perform measurement at an accelerating voltage of about 10 kV to 30 kV and a current amount of about 5 to 30 nA. ..

カメラ4にて散乱した電子線(菊池線)を撮影し易くする為に、被測定試料1を水平から約70°程度傾け、散乱した電子線がカメラ4側へ向けて照射されるように設置することが好ましい。
散乱した電子線(菊池線)はカメラ4にて観測される。そして、カメラ4にて観測された菊池パターンのデータは、コンピュータ8へ送られる。
In order to make it easier to photograph the scattered electron beam (Kikuchi line) with the camera 4, the sample 1 to be measured is tilted about 70 ° from the horizontal and installed so that the scattered electron beam is emitted toward the camera 4. It is preferable to do so.
The scattered electron beam (Kikuchi line) is observed by the camera 4. Then, the data of the Kikuchi pattern observed by the camera 4 is sent to the computer 8.

本実施形態においては上記の準備工程を経た上で、以下の各工程を行う。 In the present embodiment, after the above preparation steps, the following steps are performed.

1−2.測定工程
本工程においては、上記の機能を備えたSEM装置を使用し、被測定試料の被測定面において直交座標で規定された複数の測定点の各々におけるオイラー角の値を測定する。なお、オイラー角は、結晶方位データであって結晶の配向方向を示すパラメータである。
1-2. Measurement step In this step, an SEM device equipped with the above functions is used to measure Euler angle values at each of a plurality of measurement points defined by Cartesian coordinates on the measurement surface of the sample to be measured. The Euler angles are crystal orientation data and are parameters indicating the orientation direction of the crystals.

このオイラー角の値の表示については、例えば、Roeの表示法(ψ,θ,φ)とBungeの表示法(φ1,Φ,φ2)がある。本工程においてはBungeの表示法を採用した例について説明するが、このBungeの表示法を説明するためにもRoeの表示法についても説明する。 Regarding the display of the Euler angles, for example, there are a Roe display method (ψ, θ, φ) and a Bunge display method (φ1, Φ, φ2). In this step, an example in which the Bunge display method is adopted will be described, but the Roe display method will also be described in order to explain the Bunge display method.

まず、Roeの表示法について説明する。まず、空間に固定された直行座標系を(X,Y,Z)、結晶に固定された直行座標系を(x,y,z)(すなわちxを<100>軸方向、yを<010>軸方向、zを<001>軸方向)とする。(X,Y,Z)と(x,y,z)が一致した状態から、結晶をZ軸回りにφ回転させ、続いてY軸回りにθ回転させ、最後に再びZ軸の回りにψ回転させたものがRoeの表示法によるオイラー角の値(ψ,θ,φ)である。
そして、Bungeの表示法でのオイラー角の値は、Roeの表示法のオイラー角の値を以下のように変形させたものである。
φ1(Bunge)=ψ(Roe)+90°
Φ(Bunge)=θ(Roe)
φ2(Bunge)=φ(Roe)−90°
First, the Roe display method will be described. First, the orthogonal coordinate system fixed in space is (X, Y, Z), the orthogonal coordinate system fixed in the crystal is (x, y, z) (that is, x is in the <100> axial direction, and y is <010>. Axial direction, z is <001> axial direction). From the state where (X, Y, Z) and (x, y, z) match, the crystal is rotated φ around the Z axis, then θ rotated around the Y axis, and finally ψ around the Z axis again. The rotated one is the value of Euler angles (ψ, θ, φ) according to the Roe display method.
And the value of Euler angles in Bunge's display method is the value of Euler angles in Roe's display method modified as follows.
φ1 (Bunge) = ψ (Roe) + 90 °
Φ (Bunge) = θ (Roe)
φ2 (Bunge) = φ (Roe) -90 °

本工程においては、被測定試料をSEM装置内に設置し、被測定面に対して電子線を照射する。そうすると、照射された電子線が後方散乱して菊池パターンを形成する。この結果、形成された菊池パターンを高感度カメラで撮影し、当該菊池パターンをコンピュータにて画像処理し、電子線が照射されている位置における結晶方位データすなわちオイラー角の値(φ1,Φ,φ2)を得ることが出来る。 In this step, the sample to be measured is placed in the SEM device, and the surface to be measured is irradiated with an electron beam. Then, the irradiated electron beam scatters backward to form a Kikuchi pattern. As a result, the formed Kikuchi pattern is photographed with a high-sensitivity camera, the Kikuchi pattern is image-processed by a computer, and the crystal orientation data at the position where the electron beam is irradiated, that is, the Euler angle values (φ1, Φ, φ2). ) Can be obtained.

なお、本実施形態のように、被測定試料の幾何学的位置に対応付けが可能な結晶方位データを得ることができることを鑑みると、本工程においてEBSDを用いるのが非常に好ましい。 It is very preferable to use EBSD in this step in view of the fact that it is possible to obtain crystal orientation data that can be associated with the geometric position of the sample to be measured as in the present embodiment.

1−3.演算工程
先の測定工程によって、結晶方位データであるところのオイラー角を、測定点ごとに得ることができる。そして本工程においては、図1のコンピュータ8から結晶方位データすなわち各測定点におけるオイラー角の値をコンピュータ(振り分け・割合算出)9に転送した後、コンピュータ(振り分け・割合算出)9により主に以下の2つの工程を行う。
・得られたオイラー角の値に応じ、複数の結晶方位のうちのいずれかの結晶方位に各々の測定点が属するか否かを判定し、属していれば当該測定点を当該結晶方位へと振り分ける工程
・各結晶方位へと振り分けられた測定点の数によって被測定面における各結晶方位の割合を算出する工程
以下、上記の各工程について説明する。
1-3. Calculation process By the previous measurement process, Euler angles, which are crystal orientation data, can be obtained for each measurement point. Then, in this step, after transferring the crystal orientation data, that is, the Euler angle values at each measurement point from the computer 8 in FIG. 1 to the computer (distribution / ratio calculation) 9, the following mainly by the computer (distribution / ratio calculation) 9. Perform the two steps of.
-According to the obtained Euler angle value, it is determined whether or not each measurement point belongs to any one of a plurality of crystal orientations, and if so, the measurement point is moved to the crystal orientation. Sorting step-Step of calculating the ratio of each crystal orientation on the surface to be measured based on the number of measurement points distributed to each crystal orientation The above steps will be described below.

(振り分け工程)
本工程においては、上記の表に記載のオイラー角の値を有する各測定点が、以下の条件に応じて晶帯軸としての各結晶方位に属するか否かを判定し、属している場合は当該結晶方位へと測定点を振り分ける。
<001>軸:φ1=0°±30°、Φ=0°±30°、φ2=0°±30°
<100>軸:φ1=0°±30°、Φ=90°±30°、φ2=60°±30°
<110>軸:φ1=0°±30°、Φ=90°±30°、φ2=120°±30°
なお、上記の設定は、本実施形態にて採用した被測定試料を「層状岩塩型構造を有する層状化合物系リチウムイオン2次電池正極材料における複数の活物質粒子」にしたことに基づいて設定している。そのことを図2を用いて説明する。
また、実際の解析時には上記のオイラー角に加え、それらと等価な結晶方位に対応するオイラー角を有する測定点も振り分けの際に数え上げても良い。ただ、ここでは、説明の便宜上、等価な方位に対応するオイラー角をすべて列挙せずに説明を続ける。
(Distribution process)
In this step, it is determined whether or not each measurement point having Euler angle values described in the above table belongs to each crystal orientation as a crystal zone axis according to the following conditions, and if it belongs, it is determined. Allocate measurement points to the crystal orientation.
<001> Axis: φ1 = 0 ° ± 30 °, Φ = 0 ° ± 30 °, φ2 = 0 ° ± 30 °
<100> Axis: φ1 = 0 ° ± 30 °, Φ = 90 ° ± 30 °, φ2 = 60 ° ± 30 °
<110> Axis: φ1 = 0 ° ± 30 °, Φ = 90 ° ± 30 °, φ2 = 120 ° ± 30 °
The above setting is based on the fact that the sample to be measured adopted in the present embodiment is "a plurality of active material particles in a layered compound-based lithium ion secondary battery positive electrode material having a layered rock salt type structure". ing. This will be described with reference to FIG.
Further, in the actual analysis, in addition to the above Euler angles, measurement points having Euler angles corresponding to those equivalent crystal orientations may be counted at the time of sorting. However, for convenience of explanation, the explanation will be continued without listing all Euler angles corresponding to the equivalent directions.

図2は、本実施形態における層状岩塩型構造を持つ層状化合物系リチウムイオン2次電池正極材料の活物質粒子の結晶構造を示す斜視概略図である。先に述べたように、リチウムイオン二次電池の正極材料としての正極活物質においては、<001>軸以外の晶帯軸方向にて、リチウムイオン(Li)の出入りが生じ、充放電動作が行われる。そのため、本工程においては、被測定面における各測定点がリチウムイオン電池の充放電特性に寄与するとされる層状方向である<100>軸および<110>軸の方位割合、および寄与されないとされる<001>軸の方位に対応する値を、各々の測定点におけるオイラー角が備えているかを判定する。
この判定のために、上記の条件においては、<001>軸、<100>軸、<110>軸各々に対応するオイラー角の各々の値(すなわち<001>軸に対応する(φ1,Φ,φ2)、<100>軸に対応する(φ1,Φ,φ2)、<110>軸に対応する(φ1,Φ,φ2))を基準値として採用しつつ、当該基準値に対して±30°の許容幅を設定している。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the crystal structure of the active material particles of the positive electrode material of the layered compound lithium ion secondary battery having a layered rock salt type structure in the present embodiment. As described above, in the positive electrode active material as the positive electrode material of the lithium ion secondary battery, lithium ions (Li + ) enter and exit in the crystal zone axis direction other than the <001> axis, and charge / discharge operation is performed. Is done. Therefore, in this step, it is said that each measurement point on the surface to be measured does not contribute to the orientation ratio of the <100> axis and the <110> axis, which are layered directions that are considered to contribute to the charge / discharge characteristics of the lithium ion battery. It is determined whether the Euler angles at each measurement point have values corresponding to the orientation of the <001> axis.
For this determination, under the above conditions, each value of Euler angles corresponding to each of the <001> axis, <100> axis, and <110> axis (that is, corresponding to the <001> axis (φ1, Φ, While adopting φ2), (φ1, Φ, φ2) corresponding to the <100> axis, (φ1, Φ, φ2) corresponding to the <110> axis as the reference value, ± 30 ° with respect to the reference value. Allowable width is set.

ちなみに、図2における<100>軸と<110>軸との間では60°の開きがある。六方晶においては厳密に言うとミラー指数(面指数)において4指数表記を行う場合もある。例えば4指数表記だと、<100>軸は[10−10]となり、<110>軸は[11−20]となる。しかしながら、説明を簡便にすべく、本明細書においては3指数表記を行う。そのため、図2における<100>軸と<110>軸との間に60°の開きがあっても間違いではない。 By the way, there is a 60 ° difference between the <100> axis and the <110> axis in FIG. Strictly speaking, in hexagonal crystals, the Miller index (plane index) may be expressed in four exponential notation. For example, in 4-exponential notation, the <100> axis is [10-10] and the <110> axis is [11-20]. However, for the sake of brevity, the three exponential notation is used herein. Therefore, there is no mistake even if there is a gap of 60 ° between the <100> axis and the <110> axis in FIG.

なお、<001>軸等の結晶方位データ(ミラー指数)と、測定により得られたオイラー角との間の対応関係は、空間に固定された直行座標系と結晶に固定された直行座標系との関係(上述)から求めることができる。たとえば、市販のEBSD用解析ソフト(Oxford Instruments社のEBSD用解析ソフト:Project Manager−Tango)上で容易に導出することができる。なお、ある測定点の(φ1,Φ,φ2)から別の測定点(φ1,Φ,φ2)に至るまでに一定間隔ごとに結晶方位を求めることも上記解析ソフトを使用すれば可能である。その値を基に結晶方位とオイラー角との関係を設定しても良い。 The correspondence between the crystal orientation data (Miller index) such as the <001> axis and the Euler angles obtained by measurement is the orthogonal coordinate system fixed in space and the orthogonal coordinate system fixed in the crystal. Can be obtained from the relationship (above). For example, it can be easily derived on a commercially available analysis software for EBSD (Analysis software for EBSD of Oxford Instruments: Project Manager-Tango). It is also possible to obtain the crystal orientation at regular intervals from one measurement point (φ1, Φ, φ2) to another measurement point (φ1, Φ, φ2) by using the above analysis software. The relationship between the crystal orientation and Euler angles may be set based on the value.

ところで、本工程においては振り分けの際の基準値に対する許容幅を±30°に設定している。これは、本実施形態で採用した被測定試料が六方晶の結晶構造を有していることにも大きな特徴の一つがある。これについて図3を用いて説明する。 By the way, in this step, the permissible width with respect to the reference value at the time of sorting is set to ± 30 °. One of the major features of this is that the sample to be measured used in this embodiment has a hexagonal crystal structure. This will be described with reference to FIG.

図3は、図2に示す結晶方位において基準値に対する許容幅を説明する図である。実際の被測定面の結晶方位は、<100>軸あるいは<110>軸と完全に同じ方向を向いているというわけではない。そのため、上記の振り分けを行う際の判定の基準値となる角度には、一定の値を許容幅として設定するのが好ましい。こうすることにより、どの結晶方位にも属さない測定点が多数生じるのを抑制することが可能となり、結果として被測定面全体の結晶方位の割合を把握する際の精度が向上する。 FIG. 3 is a diagram for explaining an allowable width with respect to a reference value in the crystal orientation shown in FIG. The actual crystal orientation of the surface to be measured is not exactly the same as the <100> axis or the <110> axis. Therefore, it is preferable to set a constant value as an allowable width for the angle that becomes the reference value for the determination when performing the above distribution. By doing so, it is possible to suppress the occurrence of a large number of measurement points that do not belong to any crystal orientation, and as a result, the accuracy of grasping the ratio of the crystal orientation of the entire surface to be measured is improved.

この許容幅としては、本工程においては、±30°に設定するのが非常に好ましい。なぜならば、本工程においては、層状岩塩型構造すなわち六方晶の結晶構造を有する被測定試料を採用しているためである。図3を用いて説明すると、<100>軸と<110>軸とでは先に述べたように60°の開きがある。そのため、<100>軸のオイラー角の値の条件の基準値に±30°の許容幅を設定するとともに、<110>軸のオイラー角の値の条件の基準値にも±30°の許容幅を設定することにより、<100>軸なのか<110>軸なのか判定しづらいオイラー角の値を有する測定点も、漏れなくいずれかの結晶方位へと振り分けることが可能となる。 This allowable width is very preferably set to ± 30 ° in this step. This is because, in this step, a sample to be measured having a layered rock salt type structure, that is, a hexagonal crystal structure is adopted. Explaining with reference to FIG. 3, there is a 60 ° difference between the <100> axis and the <110> axis as described above. Therefore, a permissible width of ± 30 ° is set for the reference value of the Euler angle value condition of the <100> axis, and a permissible width of ± 30 ° is also set for the reference value of the Euler angle value condition of the <110> axis. By setting, it is possible to sort measurement points having Euler angle values that are difficult to determine whether they are the <100> axis or the <110> axis to either crystal orientation without omission.

なお、上記の許容幅は、被測定試料等に応じて適宜設定して構わない。例えば、所定の結晶方位すなわち<100>軸と<110>軸については±30°を許容幅としつつ、<001>軸については異なる許容幅としても構わない。また、全ての結晶方位において互いに異なる許容幅を設定しても構わない。 The above allowable width may be appropriately set according to the sample to be measured and the like. For example, the allowable width may be ± 30 ° for the predetermined crystal orientation, that is, the <100> axis and the <110> axis, but may be different for the <001> axis. Further, different allowable widths may be set in all crystal orientations.

ちなみに、本実施形態および後述の実施例においては、全ての測定点に対し、設定しておいた結晶方位のうちのいずれかには振り分けている。もちろん、設定しておいた結晶方位のいずれにも属さないと判定された測定点の存在を本発明は排除するものではない。ただ、先にも述べたように、被測定面全体の結晶方位の割合を把握するためには、設定しておいた結晶方位のいずれにも属さないと判定された測定点の数は少ない方が良く、さらには、本実施形態および後述の実施例のように、全ての測定点をいずれかの結晶方位に属するように振り分けるのが好ましい。 By the way, in this embodiment and the examples described later, all the measurement points are assigned to any of the set crystal orientations. Of course, the present invention does not exclude the existence of measurement points determined not to belong to any of the set crystal orientations. However, as mentioned earlier, in order to grasp the ratio of the crystal orientation of the entire surface to be measured, the number of measurement points determined to not belong to any of the set crystal orientations is small. Further, as in the present embodiment and the examples described later, it is preferable to distribute all the measurement points so as to belong to any of the crystal orientations.

(割合算出工程)
図1のコンピュータ(振り分け・割合算出)9により、測定工程にて測定した全ての測定点に対し、複数の結晶方位のうちのいずれかの結晶方位に含まれるあるいは含まれない、という判定を行う。そして、本工程においては、各結晶方位へと振り分けられた測定点の数によって被測定面における各結晶方位の割合を算出する。こうすることにより、各結晶方位に含まれる測定点の数の大小をもって、被測定試料の被測定面は、どの結晶方位に属している領域の面積が多いのか(あるいは少ないのか)という判断を下すことができる。
(Ratio calculation process)
The computer (sorting / ratio calculation) 9 in FIG. 1 determines that all the measurement points measured in the measurement step are included or not included in any one of the plurality of crystal orientations. .. Then, in this step, the ratio of each crystal orientation on the surface to be measured is calculated based on the number of measurement points assigned to each crystal orientation. By doing so, it is determined in which crystal orientation the area to be measured has a large area (or a small amount) based on the number of measurement points included in each crystal orientation. be able to.

<2.結晶方位の解析装置他>
上記の結晶方位の解析方法を実施可能な装置にも本発明の技術的思想が反映されているとも言える。例えば図1にて示した結晶方位の解析装置、具体的に言うと、以下の各手段を備えている装置(特にコンピュータ(振り分け・割合算出)9)にも本発明の技術的思想が反映されているとも言える。
・被測定試料の被測定面において直交座標で規定された複数の測定点の各々におけるオイラー角の値を測定する測定手段
・得られたオイラー角の値に応じ、複数の結晶方位のうちのいずれかの結晶方位に各々の測定点が属するか否かを判定し、属していれば当該測定点を当該結晶方位へと振り分け、各結晶方位へと振り分けられた測定点の数によって被測定面における各結晶方位の割合を算出する演算手段
<2. Crystal orientation analyzer, etc.>
It can be said that the technical idea of the present invention is reflected in the apparatus capable of carrying out the above-mentioned method for analyzing the crystal orientation. For example, the crystal orientation analyzer shown in FIG. 1, specifically, an apparatus equipped with the following means (particularly a computer (sorting / ratio calculation) 9) also reflects the technical idea of the present invention. It can be said that it is.
-Measuring means for measuring the value of the oiler angle at each of a plurality of measurement points defined by Cartesian coordinates on the surface to be measured of the sample to be measured-Any of the plurality of crystal orientations according to the obtained value of the oiler angle. It is determined whether or not each measurement point belongs to the crystal orientation, and if it belongs, the measurement point is distributed to the crystal orientation, and the number of measurement points assigned to each crystal orientation is used on the surface to be measured. A calculation means for calculating the ratio of each crystal orientation

なお、コンピュータ(振り分け・割合算出)9にインストール可能なプログラムであって上記の各手段としてコンピュータ8やコンピュータ(振り分け・割合算出)9を機能させるプログラムを格納した媒体、さらには諸装置を含めた解析システムとしても本発明の技術的思想が反映されているとも言える。 It should be noted that a medium that is a program that can be installed on the computer (distribution / ratio calculation) 9 and stores a program that functions the computer 8 and the computer (distribution / ratio calculation) 9 as each of the above means, and various devices are included. It can be said that the technical idea of the present invention is reflected in the analysis system as well.

<3.実施の形態における効果>
本実施形態においては主に以下の効果を奏する。
まず、被測定試料に対する測定点が著しく増加し、莫大な数の測定結果であるところの結晶方位データがオイラー角の値として得られたとしても、当該オイラー角を有する測定点を所定の結晶方位へと振り分けることにより、被測定面における結晶方位の割合を容易に把握することが可能となる。しかもこの把握は、予め振り分けの条件設定と割合算出をコンピュータで行えば良く、人力ではなく自動で行うことができる。
<3. Effect in embodiment>
In this embodiment, the following effects are mainly exhibited.
First, even if the number of measurement points for the sample to be measured increases remarkably and the crystal orientation data, which is a huge number of measurement results, is obtained as the value of Euler angles, the measurement points having the Euler angles are set to the predetermined crystal orientation. By sorting to, it is possible to easily grasp the ratio of crystal orientations on the surface to be measured. Moreover, this grasp can be performed automatically by setting the distribution conditions and calculating the ratio in advance by a computer, not by human power.

また、それ以外にも本実施形態は大きな効果をもたらす。例えば、図4は、本実施形態における被測定試料の被測定面に存在する、一次粒子が凝集して形成された二次粒子(ともに活物質粒子)の断面を示す概略図であり、(a)は配向性がある二次粒子の断面であり、(b)は配向性がない二次粒子の断面である。本実施形態を適用することにより、二次粒子において、どのような形で一次粒子が凝集していようとも(つまり図4(a)のように配向性があろうとも、図4(b)のように配向性がなかろうとも)、結局のところ、結晶方位データがオイラー角の値として得られ、当該オイラー角を有する測定点を所定の結晶方位へと振り分けることに変わりはない。その結果、上述の通り人力ではなく自動で、被測定面における結晶方位の割合を容易に把握することが可能となる。 In addition to that, the present embodiment has a great effect. For example, FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of secondary particles (both active material particles) formed by agglomeration of primary particles existing on the measurement surface of the sample to be measured in the present embodiment (a). ) Is a cross section of an oriented secondary particle, and (b) is a cross section of a non-oriented secondary particle. By applying this embodiment, in the secondary particles, no matter how the primary particles are aggregated (that is, whether they are oriented as shown in FIG. 4 (a)), FIG. 4 (b) shows. After all, the crystal orientation data is obtained as the value of Euler angles (even if there is no orientation), and the measurement points having the Euler angles are still distributed to the predetermined crystal orientations. As a result, as described above, it is possible to easily grasp the ratio of the crystal orientation on the surface to be measured, not manually but automatically.

以上の結果、本実施形態においては、被測定面における結晶方位の割合を比較的容易に把握可能となる。 As a result of the above, in the present embodiment, the ratio of the crystal orientation on the surface to be measured can be grasped relatively easily.

なお、上記の効果は、測定点の数が多ければ多いほど活きてくる。例えば、測定点の数が100,000点以上であれば、電子顕微鏡にて人力で観察するには非現実的な数字であったとしても、本実施形態ならば自動で結晶方位の把握が可能となり、極めて容易に結晶方位の割合を把握可能となる。しかも、多数の試料に対してそれを行うことで結晶方位の配向性を多面的に評価することも可能となる。 The above effect becomes more effective as the number of measurement points increases. For example, if the number of measurement points is 100,000 or more, the crystal orientation can be automatically grasped in this embodiment even if the number is unrealistic for manual observation with an electron microscope. Therefore, the ratio of crystal orientations can be grasped very easily. Moreover, by doing so for a large number of samples, it is possible to evaluate the orientation of the crystal orientation from multiple aspects.

<4.変形例等>
本実施形態においては被測定試料として層状岩塩型構造を有する層状化合物系リチウムイオン2次電池正極材料における複数の活物質粒子を例示したが、それ以外の被測定試料(例えばスピネル系リチウムイオン2次電池正極材料、オリビン系リチウムイオン2次電池正極材料)であっても、オイラー角を測定可能であり、かつ、各結晶方位へと測定点を振り分け可能なものであれば、上記の手法を十分に適用可能である。
また、振り分け先となる結晶方位、すなわち軸方向のミラー指数および軸方向の数は、被測定試料に応じて適宜設定すればよい。
<4. Modification example>
In the present embodiment, a plurality of active material particles in the positive electrode material of the layered compound lithium ion secondary battery having a layered rock salt type structure are exemplified as the sample to be measured, but other samples to be measured (for example, spinel lithium ion secondary) are exemplified. Even if it is a battery positive electrode material or an olivine-based lithium ion secondary battery positive electrode material), the above method is sufficient as long as the oiler angle can be measured and the measurement points can be distributed to each crystal orientation. It is applicable to.
Further, the crystal orientation to be distributed, that is, the Miller index in the axial direction and the number in the axial direction may be appropriately set according to the sample to be measured.

また、本実施形態においては測定工程においてEBSDを用いる例を挙げたが、オイラー角を測定可能であれば、それ以外の手法(例えば電子回折)を用いても構わない。また、このオイラー角の値の表示としては、本実施形態においてはBungeのオイラー角表示法を採用したが、それ以外の表示法(例えばRoeのオイラー角表示法(ψ,θ,φ)等)を採用しても構わない。 Further, in the present embodiment, an example in which EBSD is used in the measurement step is given, but other methods (for example, electron diffraction) may be used as long as the Euler angles can be measured. In addition, as the display of the Euler angles value, Bunge's Euler angles display method was adopted in this embodiment, but other display methods (for example, Roe's Euler angles display method (ψ, θ, φ), etc.) May be adopted.

また、本実施形態においては測定工程と演算工程を分けて説明したが、既にオイラー角に関する情報を得ている場合は、図1のコンピュータ(振り分け・割合算出)9にて上記の演算工程のみを行っても構わない。また、直交座標で規定された測定点ではなく、コンピュータ8やコンピュータ(振り分け・割合算出)9において直交座標を変換して円筒系座標にて規定した複数の測定点に対し、本実施形態の手法を適用しても構わない。その結果、本発明を以下の構成により表現することも可能である。
「被測定試料の被測定面に設定された複数の測定点において得られた各々のオイラー角の値に応じ、複数の結晶方位のうちのいずれかの結晶方位に各々の測定点が属するか否かを判定し、属していれば当該測定点を当該結晶方位へと振り分け、振り分けられた測定点の数によって被測定面における各結晶方位の割合を算出する、結晶方位の解析方法、装置等の関連技術。」
なお、上記の構成により本発明の効果を奏することができる。また、上記の構成に対しては、本実施形態にて述べた各例を適用可能である。
Further, in the present embodiment, the measurement process and the calculation process have been described separately, but if information on Euler angles has already been obtained, only the above calculation process is performed by the computer (distribution / ratio calculation) 9 in FIG. You can go. Further, instead of the measurement points defined by the Cartesian coordinates, the method of the present embodiment is applied to a plurality of measurement points defined by the cylindrical coordinates by converting the Cartesian coordinates by the computer 8 or the computer (sorting / ratio calculation) 9. May be applied. As a result, the present invention can also be expressed by the following configuration.
"Whether or not each measurement point belongs to any one of the plurality of crystal orientations according to the value of each oiler angle obtained at the plurality of measurement points set on the measurement surface of the sample to be measured. If it belongs, the measurement points are assigned to the crystal orientation, and the ratio of each crystal orientation on the surface to be measured is calculated based on the number of the assigned measurement points. Related technology. "
The effect of the present invention can be achieved by the above configuration. Further, each example described in this embodiment can be applied to the above configuration.

以下、本実施例について説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, this embodiment will be described. The technical scope of the present invention is not limited to the following examples.

[実施例]
1−1.準備工程
被測定試料としては、Sample1〜3の3種類の被測定試料を用意した。いずれの被測定試料も、層状岩塩型構造を有する層状化合物系リチウムイオン2次電池正極材料における複数の活物質粒子である。
[Example]
1-1. Preparation step As the sample to be measured, three types of samples to be measured, Samples 1 to 3, were prepared. Each sample to be measured is a plurality of active material particles in a layered compound-based lithium ion secondary battery positive electrode material having a layered rock salt type structure.

被測定試料の前処理においては、EBSDによる測定を実施する為の被測定面を得る為、被測定試料を適宜に切断し、断面出しを実施した。なお、断面出しにおいては、当該断面の汚染やダメージを防ぐ為に、イオン加工および研磨を施した。その上で、EBSD測定における電子線の照射によるチャージを防ぐべく、上述した断面にカーボンをコーティングした。 In the pretreatment of the sample to be measured, in order to obtain a surface to be measured for carrying out the measurement by EBSD, the sample to be measured was appropriately cut and cross-sectioned. In addition, in order to prevent contamination and damage of the cross section, ion processing and polishing were performed. Then, in order to prevent the charge due to the irradiation of the electron beam in the EBSD measurement, the above-mentioned cross section was coated with carbon.

1−2.測定工程
被測定試料を測定装置内に設置する際、被測定試料の導電性を保つ観点から、被測定試料ホルダーへの固定は導電性ペースト(コロイダルカーボンペースト)を用いて行った。
なお、測定装置としては、結晶方位解析可能なコンピュータを備えた走査電子顕微鏡(SEM)装置(カールツァイス社製:ウルトラ55)を用いた。被測定試料へ照射する電子線の加速電圧は約15kV、電流量は約20nAとした。
また、被測定試料の断面において結晶方位の測定を行う領域(被測定面)は12.5μm×12.5μmとし、測定点の数は全部で250,000点とした。
1-2. Measurement step When the sample to be measured is installed in the measuring device, it is fixed to the sample holder to be measured by using a conductive paste (coloidal carbon paste) from the viewpoint of maintaining the conductivity of the sample to be measured.
As the measuring device, a scanning electron microscope (SEM) device (manufactured by Carl Zeiss: Ultra 55) equipped with a computer capable of analyzing the crystal orientation was used. The accelerating voltage of the electron beam irradiating the sample to be measured was about 15 kV, and the amount of current was about 20 nA.
In addition, the region (measured surface) for measuring the crystal orientation in the cross section of the sample to be measured was 12.5 μm × 12.5 μm, and the total number of measurement points was 250,000.

なお、SEM装置に設置されたカメラにて散乱した電子線(菊池線)を撮影し易くする為に、被測定試料(詳しく言うと断面である被測定面)を水平から約70°程度傾け、散乱した電子線がカメラへ向けて照射されるように設置した。 In order to make it easier to photograph the scattered electron beam (Kikuchi line) with the camera installed in the SEM device, the sample to be measured (specifically, the surface to be measured, which is a cross section) is tilted by about 70 ° from the horizontal. It was installed so that the scattered electron beam was emitted toward the camera.

散乱した電子線(菊池線)をカメラにて観測し、カメラにて観測された菊池パターンのデータを、コンピュータへと送り、菊池パターンを解析し、結晶方位の決定を行った。決定された被測定試料の結晶方位データは測定点ごとに座標(xおよびy)、結晶方位を表すオイラー角(φ1、Φおよびφ2)を得た。その結果を以下の表に示す。
The scattered electron beam (Kikuchi line) was observed with a camera, the data of the Kikuchi pattern observed by the camera was sent to a computer, the Kikuchi pattern was analyzed, and the crystal orientation was determined. For the determined crystal orientation data of the sample to be measured, the coordinates (x and y) and Euler angles (φ1, Φ and φ2) representing the crystal orientation were obtained for each measurement point. The results are shown in the table below.

1−3.演算工程
本工程においては、上記の表に記載のオイラー角の値を有する各測定点を、以下の条件に応じて晶帯軸としての各結晶方位へと振り分けた。
<001>軸:φ1=0°±30°、Φ=0°±30°、φ2=0°±30°
<100>軸:φ1=0°±30°、Φ=90°±30°、φ2=60°±30°
<110>軸:φ1=0°±30°、Φ=90°±30°、φ2=120°±30°
上記の規則に従い、各測定点がどの結晶方位に含められるかを決定することが可能である。結晶方位決定後の結果を以下の表に示す。
1-3. Calculation step In this step, each measurement point having Euler angle values described in the above table was assigned to each crystal orientation as a crystal zone axis according to the following conditions.
<001> Axis: φ1 = 0 ° ± 30 °, Φ = 0 ° ± 30 °, φ2 = 0 ° ± 30 °
<100> Axis: φ1 = 0 ° ± 30 °, Φ = 90 ° ± 30 °, φ2 = 60 ° ± 30 °
<110> Axis: φ1 = 0 ° ± 30 °, Φ = 90 ° ± 30 °, φ2 = 120 ° ± 30 °
According to the above rules, it is possible to determine in which crystal orientation each measurement point is included. The results after determining the crystal orientation are shown in the table below.

上記の振り分けを行った後、各結晶方位へと振り分けられた測定点の数によって被測定面における各結晶方位の割合を算出した。その結果を以下の表および図5に示す。
なお、本工程は、市販のEBSD用解析ソフト(Oxford Instruments社のEBSD用解析ソフト:Project Manager−Tango)を使用した上で、上記の条件に応じた振り分けを独自に設定し、実施した。
After performing the above distribution, the ratio of each crystal orientation on the surface to be measured was calculated from the number of measurement points distributed to each crystal orientation. The results are shown in the table below and FIG.
In this step, a commercially available analysis software for EBSD (Analysis software for EBSD of Oxford Instruments: Project Manager-Tango) was used, and the distribution according to the above conditions was independently set and carried out.

[結果]
評価の結果、Sample1、Sample2は<100>軸、<110>軸の結晶方位割合が多い結果であったのに対し、Sample3は結晶方位割合に差が見られないという結果が得られた。
以上の結果、本実施例においては、被測定面における結晶方位の割合が比較的容易に把握可能となった。
[result]
As a result of the evaluation, it was found that Sample1 and Sample2 had a large crystal orientation ratio on the <100> axis and <110> axis, whereas Sample3 had no difference in the crystal orientation ratio.
As a result, in this embodiment, the ratio of the crystal orientation on the surface to be measured can be grasped relatively easily.

1 被測定試料
2 電子銃
3 被測定試料ステージ
4 カメラ
5 被測定試料ステージ制御部
6 電子銃制御部
7 カメラ制御部
8 コンピュータ
9 コンピュータ(振り分け・割合算出)
1 Sample to be measured 2 Electron gun 3 Sample to be measured Stage 4 Camera 5 Sample to be measured Stage control unit 6 Electron gun control unit 7 Camera control unit 8 Computer 9 Computer (Distribution / ratio calculation)

Claims (2)

被測定試料の被測定面において直交座標で規定された複数の測定点の各々におけるオイラー角の値を測定する測定工程と、
前記オイラー角の値に応じ、複数の結晶方位のうちのいずれかの結晶方位に各々の前記測定点が属するか否かを判定し、属していれば前記測定点を当該結晶方位へと振り分け、各結晶方位へと振り分けられた前記測定点の数によって前記被測定面における各結晶方位の割合を算出する演算工程と
を有し、
前記被測定試料は、層状岩塩型構造を有する層状化合物系リチウムイオン2次電池正極材料における複数の活物質粒子であり、
前記被測定面は、複数の当該活物質粒子の断面であり、
前記演算工程での振り分けにおいて、振り分けの基準となるオイラー角の許容幅は±30°とし、
測定点の数が100,000点以上である、結晶方位の解析方法。
A measurement process for measuring Euler angle values at each of a plurality of measurement points defined by Cartesian coordinates on the measurement surface of the sample to be measured, and
Depending on the value of the Euler angle, it is determined whether or not each measurement point belongs to any one of the plurality of crystal orientations, and if so, the measurement point is assigned to the crystal orientation. wherein possess a calculating step of calculating the ratio of each crystal orientation in the surface to be measured by the number of the measurement points which are distributed to each crystal orientation,
The sample to be measured is a plurality of active material particles in a layered compound-based lithium ion secondary battery positive electrode material having a layered rock salt type structure.
The surface to be measured is a cross section of a plurality of the active material particles.
In the sorting in the calculation process, the allowable width of Euler angles, which is the reference for sorting, is ± 30 °.
A method for analyzing crystal orientation in which the number of measurement points is 100,000 or more .
前記測定工程においては電子線後方散乱回折法を用いる、請求項に記載の結晶方位の解析方法。
The crystal orientation analysis method according to claim 1 , wherein an electron backscatter diffraction method is used in the measurement step.
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