加速电压与穿透深度

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1、加速電壓與穿透深度除輕元素(B5~F9)之外，EPMA最大加速電壓的一般操作範圍為(25KV~35KV)，最適當的加速電壓可根據X光強度，P/B比與分析體積的合理匹配來選擇，如圖1所示。加速電壓習慣性選定為大於分析元素X光特性線激發能量的2~3倍。1WisdomandCompassionJ.G.DuhFig1.Highvoltagedependenceofx-rayintensitiesinheavyelement2WisdomandCompassionJ.G.Duh一般而言，增大加速電壓可以增強X光強度。但不幸的，X光激發體積亦隨之增加；同時，空間鑑別率(Spatialresolutio

2、n)不再是電子束直徑的相關函數。圖2.為鋁-矽合金試樣在5KV，10KV，15KV與20KV的觀察相。其明確的顯示出，使用較低加速電壓可改善空間鑑別率。3WisdomandCompassionJ.G.DuhFig2.Differenceofspecialresolutionduetoacceleratingvoltage4WisdomandCompassionJ.G.Duh舉例而言，以試樣InxGa1-xAsepitaxiallayer覆於InP基材之上，作為半導體雷射光元件(Photoelement)。epitaxiallayer厚度為0.25μm，0.3μm，0.5μm，1.14μm與

3、1.6μm，其結構如圖3.所示。每一InxGa1-x的epitaxiallayer組成列於表1.中。5WisdomandCompassionJ.G.DuhTable1.CompositionsoftheepitaxiallayerThicknessAtomicProp.WeightConcentration(wt.%)AtomicConcentration(wt.%)ZXInGaAsInGaAs0.25μm0.5134.9320.3744.6925.524.550.00.30.5134.9320.3744.6925.524.550.00.50.5838.9917.1443.8729.021

4、.050.01.140.5336.1119.4444.4526.523.550.01.60.5336.1119.4444.4526.523.550.06WisdomandCompassionJ.G.Duh圖4.顯示在不同的加速電壓下，具0.25~1.6μm厚度的InGaAs薄膜的定量分析。由之可決定出避免電子束穿透薄膜的極限電壓。由圖3.看出，0.5μm，1.14μm與1.6μm厚度之epitaxiallayer的極限電壓值分別是9.0KV、12.5KV與18KV，對0.25μm和0.3μm而言，其極限電壓估計在4~6KV範圍。7WisdomandCompassionJ.G.DuhFig3

5、.Structureofspecimen(a)(b)8WisdomandCompassionJ.G.Duh(c)(d)9WisdomandCompassionJ.G.DuhFig4.StructureofspecimenChangesinatomicconcentrationbyanalysisundervariousacceleratingpotentials.Barsonverticalaxisindicatetrueatomicconcentration(%)ofeachelementinepitaxiallayerlistedinTable6.1.(e)10WisdomandCom

6、passionJ.G.Duh輕元素分析原子序在鈉以下的輕元素，因特性X光強度較低，且P/B比值不佳，故其定量分析較困難。輕元素分析亦因下列因素而更顯複雜：較重元素更高階反射的X光干擾來自較重元素之L-光譜由化學鍵偏移而引起的波峰偏移與光譜形狀改變標準樣品獲取受限制表面污染11WisdomandCompassionJ.G.DuhTable2.Typicalx-rayintensitiesandP/BratioAnalyzingCrystalX-raysIntensity(CPS/μA)P/BRatioSTEKα3.7×104110Kα1.2×10595Kα8.0×104120TAPKα2.8

7、×1061350Kα4.1×1061250Kα4.4×1061000PETKα3.1×106830LIFKα1.4×106600Kα2.1×10634012WisdomandCompassionJ.G.Duh輕元素之加速電壓當調整強度及P/B比時，加速電壓的選擇極重要。最適當的加速電壓乃根據分析元素及基材而定。如圖5(a)與(b)所示，某個特定加速電壓會造成最大的X光強度。對BKα、CKα與OKα而言，該特定電壓之範圍在