能量分散谱仪(EDS).ppt

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1、能量分散谱仪EDS能谱仪•能谱仪全称为能量分散谱仪(EDS)．•能谱仪的结构及工作原理：•能谱仪是利用X光量子的能量不同来进行元素分析的方法，对于某一种元素的X光量子从主量子数为n1的层上跃迁到主量子数为n2的层上时有特定的能量ΔE＝En1－En2。X光量子的数目是作为测量样品中某元素的相对百分含量用，即不同的X光量子在多道分析器的不同道址出现，而脉冲数－脉冲高度曲线在荧光屏或打印机上显示出来，这就是X光量子的能谱曲线。•所谓能谱仪实际上是一些电子仪器，主要单元是半导体探测器（一般称探头）和多道脉冲高度分析器，用以将X光量子按能量展谱。•探测器是能谱

2、仪中最关键的部件，它决定了该谱仪分析元素的范围和精度。•目前大多使用的是锂漂移硅Si（Li）探测器。•Si（Li）探测器可以看作是一个特殊的半导体二极管，把接收的X射线光子变成电脉冲信号。它有一个厚度约为3mm的中性区I，这样X光量子在I区能够全部被吸收，将能量转化为电子－空穴对，在p－n结内电场的作用下放电产生电脉冲。这就是半导体的p－n结在未接收X射线时，在加1000V左右电压情况下，在一定时间内不漏电（无电流通过p－n结，不产生电脉冲）。尽管硅或锗的纯度非常高，但其中还有微量杂质使其电阻降低，在外加电场作用下会漏电，为此在半导体的中性区I中渗入

3、离子半径很小的锂以抵消这些杂质的导电。由于锂在室温下很容易扩散，因此这种探测器不仅在液氮温度下使用，并且要一直放置在液氮中保存，这往往给操作者带来很大的负担，特别是半导体实验室。•目前最常用的是Si(Li)X射线能谱仪，其关键部件是Si(Li)检测器，即锂漂移硅固态检测器，它实际上是一个以Li为施主杂质的n-i-p型二极管。•以Si(Li)检测器为探头的能谱仪实际上是一整套复杂的电子学装置。Si(Li)X射线能谱仪Si(Li)能谱仪的优点：•(1)分析速度快能谱仪可以同时接受和检测所有不同能量的X射线光子信号，故可在几分钟内分析和确定样品中含有的所有

4、元素，带铍窗口的探测器可探测的元素范围为11Na~92U，20世纪80年代推向市场的新型窗口材料可使能谱仪能够分析Be以上的轻元素，探测元素的范围为4Be~92U。•(2)灵敏度高X射线收集立体角大。由于能谱仪中Si(Li)探头可以放在离发射源很近的地方(10㎝左右)，无需经过晶体衍射，信号强度几乎没有损失，所以灵敏度高(可达104cps/nA，入射电子束单位强度所产生的X射线计数率)。此外，能谱仪可在低入射电子束流(10-11A)条件下工作，这有利于提高分析的空间分辨率。•(3)谱线重复性好。由于能谱仪没有运动部件，稳定性好，且没有聚焦要求，所以谱

5、线峰值位置的重复性好且不存在失焦问题，适合于比较粗糙表面的分析工作。能谱仪的缺点：•(1)能量分辨率低，峰背比低。由于能谱仪的探头直接对着样品，所以由背散射电子或X射线所激发产生的荧光X射线信号也被同时检测到，从而使得Si(Li)检测器检测到的特征谱线在强度提高的同时，背底也相应提高，谱线的重叠现象严重。故仪器分辨不同能量特征X射线的能力变差。能谱仪的能量分辨率(130eV)比波谱仪的能量分辨率(5eV)低。•(2)工作条件要求严格。Si(Li)探头必须始终保持在液氦冷却的低温状态，即使是在不工作时也不能中断，否则晶体内Li的浓度分布状态就会因扩散而

6、变化，导致探头功能下降甚至完全被破坏。谢谢！