关于电子探针x射线显微分析.ppt

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1、电子探针x射线显微分析ElectronProbeMicroanalysis4.电子探针x射线显微分析电子探针仪（EPMA）是一种微区成分分析仪器。采用被聚焦成小于1的高速电子束轰击样品表面，利用电子束与样品相互作用激发出的特征x射线，测量其λ和Ι，确定微区的定性、定量的化学成分。SEM-EPMA组合型仪器，具有扫描放大成像和微区成分分析两方面功能。4.1工作原理具有足够能量的细电子束轰击试样表面，激发特征x射线，其波长为：λ与样品材料的Z有关，测出λ，即可确定相应元素的Z。工作原理某种元素的特征x射线强度与该

2、元素在样品中的浓度成比例，测出x射线I，就可计算出该元素的相对含量。4.2构造主要有柱体（镜筒）、x射线谱仪、纪录显示系统。镜筒包括电子光学系统、样品室、OM等。EPMA与TEM大体相似，增加了检测特征x射线λ和I的x射线谱仪——波谱仪、能谱仪。X-ray谱仪（1）波长分散谱仪WDSWavelengthDispersiveSpectrometer通过衍射分光原理，测量x射线的λ分布及I。已知d的晶体（分光晶体），反射不同的x射线，在特定位置检测。工作原理由布拉格定律，从试样中发出的特征X射线，经一定晶面间距的

3、晶体分光，波长不同的特征X射线将有不同的衍射角。连续改变，在与X射线入射方向呈2的位置上测到不同波长的特征X射线信号。由莫塞莱定律可确定被测物质所含元素。分光晶体专门用来对x射线起色散（分光）作用的晶体，具有良好的衍射性能、强的反射能力和好的分辨率。晶体展谱遵循布拉格方程，对于不同λ的x射线，需要选用与其波长相当的分光晶体。为了提高接收X射线强度，分光晶体通常使用弯曲晶体。弯曲分光晶体两种聚焦方式约翰型聚焦法：晶体曲率半径是聚焦圆半径的两倍约翰逊型聚焦法：晶体曲率半径和聚焦圆半径相等两种聚焦方式约翰型：当

4、某一波长的X射线自点光源S处发出时，晶体内表面任意点A、B、C上接收到的X射线相对于点光源来说,入射角都相等，由此A、B、C各点的衍射线都能在D点附近聚焦。因A、B、C三点的衍射线并不恰在一点，是一种近似的聚焦方式。约翰逊型：A、B、C三点的衍射束正好聚焦在D点，叫做完全聚焦法波长色散谱WDS特点：分析速度慢单个元素测量，做全分析时间较长。分辨率高：10eV谱仪分辨率是指分开、识别相邻两个谱峰的能力。测量精度高，多用于超轻元素Z<9测量。峰背比大背底扣除容易，数据处理简单。分析元素范围：4Be－92U样品表面

5、要求平整、光滑。（2）能量色散谱仪EDSEnergyDispersiveSpectrometer利用固态检测器（锂漂移硅）测量每个x射线光子的能量，并按E大小展谱。得到以能量为横坐标、强度为纵坐标的x射线能量色散谱，显示于荧光屏上。工作原理锂漂移硅半导体探测器，习惯记Si(Li)探测器。X射线光子进入Si晶体内，产生电子–空穴对，在100K左右温度时，每产生一个电子–空穴对消耗的平均能量为3.8eV。能量为E的X射线光子所激发的电子–空穴对数N为N＝E／入射X射线光子E不同，激发的N不同，探测器输出电压脉冲

6、高度由N决定。NaCl的扫描形貌像及其能量色散谱EDS特点：分析速度快分辨率较低：150eV峰背比小谱峰宽、易重叠，背底扣除困难，数据处理复杂分析元素范围：11Na－92U进行低倍扫描成像，大视域的元素分布图。对样品污染作用小适于粗糙表面成分分析不受聚焦圆的限制，样品的位置可起伏2－3mm工作条件：探测器须在液氮温度下使用，维护费用高。WDS与EDS比较WDS分析元素范围广、分辨率高、适于精确的定量分析，对样品表面要求高、分析速度慢，易引起样品和镜筒的污染。EDS在分析元素范围、分辨率方面略逊，分析速度快、对

7、样品表面要求不高、可用较小的束流和细微电子束，适于与SEM配合使用。波谱仪的晶体分光特点，对波长为的X射线不仅可以在探测到n＝1的一级X射线，同时可在其它角处探测到n为不同值的高级衍射线。波谱定性分析不如能谱定性分析那么简单、直观，就要求对波谱进行更合乎逻辑的分析，以免造成错误。例：SK(n＝1)存在于0.5372nm处，CoK(n＝1)在0.1789nm处，CoK(n＝3)的三级衍射在30.1789nm＝0.5367nm处，故SK的一级线和CoK的三级线非常近无法区分。SK和CoK具有不

8、同的能量，使探测器输出不同电压脉冲幅度。CoK是SK的3倍，根据SK电压脉冲信号设置窗口电压，通过脉冲高度分析器排除CoK的脉冲，从而使谱中0.5372nm处仅存在SK线。比较项目WDSEDS元素分析范围元素分析方法能量辨率/eV灵敏度检测效率定量分析精度仪器特殊性4Be～92U分光晶体逐个元素分析高（3／5～10）低低，随波长而变化好多个分光晶体11Na～92U／4Be～92U固态检测器