1、什么是電子探針顯微分析儀
電子探針顯微分析（EPMA = Electron Probe Microanalysis），全稱：電子探針x射線顯微分析，是一種顯微分析和成分分析相結(jié)合的微區(qū)分析。適用于分析試樣中微小區(qū)域的化學(xué)成分，是研究材料組織結(jié)構(gòu)和元素分布狀態(tài)的有效方法。
電子探針顯微分析是利用聚焦電子束（電子探測(cè)針）照射試樣表面待測(cè)的微小區(qū)域，從而激發(fā)試樣中元素產(chǎn)生不同波長(zhǎng)（或能量）的特征X射線。用X射線譜儀探測(cè)這些X射線，得到X射線譜。
根據(jù)特征X射線的波長(zhǎng)（或能量）進(jìn)行元素定性分析；根據(jù)特征X射線的強(qiáng)度進(jìn)行元素的定量分析。
電子探針儀由電子光學(xué)系統(tǒng)和X射線譜儀系統(tǒng)組成。除探測(cè)系統(tǒng)外，其他系統(tǒng)與掃描電鏡一樣，常合用一套設(shè)備。
圖1 電子探針儀的結(jié)構(gòu)示意圖
2、電子探針顯微分析儀的結(jié)構(gòu)及分類
波譜儀：利用特征X射線的波長(zhǎng)不同來(lái)展譜，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長(zhǎng)X射線分別檢測(cè)的波長(zhǎng)色散譜儀，簡(jiǎn)稱波譜儀（wavelength dispersive spectrometer, WDS）。
能譜儀：利用特征X射線的能量不同來(lái)展譜，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同能量X射線分別檢測(cè)的能量色散譜儀，簡(jiǎn)稱能譜儀（energy dispersive spectrometer, EDS）。
?。?）波譜儀
波譜儀主要由分光晶體、X射線探測(cè)器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成；波譜儀的工作原理是：根據(jù)布拉格定律，從試樣中發(fā)出的特征X射線，經(jīng)過(guò)一定晶面間距d的晶體分光，波長(zhǎng)λ 不同
的特征X射線將有不同的衍射角 θ。 通過(guò)連續(xù)地改變θ，就可以在與X射線入射方向呈2 θ的位置上測(cè)到不同波長(zhǎng)λ的特征X射線信號(hào)。
?。?）能譜儀
圖2 能譜儀結(jié)構(gòu)框圖
能譜儀主要由X射線探測(cè)器、 前置放大器、脈沖信號(hào)處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、多道分析器、小型計(jì)算機(jī)、顯示記錄系統(tǒng)等組成，能譜儀的關(guān)鍵部件是鋰漂移硅半導(dǎo)體探測(cè)器，習(xí)慣上記作Si（Li）探測(cè)器。能譜儀的工作原理是以電荷脈沖高度為依據(jù)將每個(gè)脈沖分類，歸入具有不同 能量跨度的“道”，以“道”即能量為橫坐標(biāo)，以進(jìn)入該“道”的電荷脈沖數(shù)為縱坐標(biāo)，得到樣品的能譜圖。
3、波普儀與能譜儀的主要性能比較
表1 波普儀與能譜儀的主要性能
| 比較內(nèi)容 |
WDS |
EDS |
| 元素分析范圍 |
4Be－92U |
4Be－92U |
| 定量分析速度 |
慢 |
快 |
| 分辨率 |
高（≈5eV） |
低（130 eV） |
| 檢測(cè)極限 |
10-2（%） |
10-1（%） |
| 定量分析準(zhǔn)確度 |
高 |
低 |
| X射線收集效率 |
低 |
高 |
| 峰背比（WDS/EDS） |
10 |
1 |
4、電子探針顯微分析的兩種方法
電子探針?lè)治鲇袃煞N基本分析方法：定性分析和定量分析。
?。?）定性分析
定性分析是對(duì)試樣某一選定點(diǎn)（區(qū)域） 進(jìn)行定性成分分析，以確定點(diǎn)區(qū)域內(nèi)存在的元素。
定性分析的原理：用光學(xué)顯微鏡或在熒光屏顯示的圖像上選定需要分析的點(diǎn)，使聚焦電子束照射在該點(diǎn)上，激發(fā)該點(diǎn)試樣元素的特征X射線。用X射線譜儀探測(cè)并顯示X射線譜，根據(jù)譜線峰值位置波長(zhǎng)（或能量）確定分析點(diǎn)（區(qū)域）試樣中存在的元素。
X射線的對(duì)應(yīng)的能量可以表示為：E=hv，式中：E為X射線的能量；h為普朗克常數(shù)?？梢钥闯鯴射線的能量與頻率存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這是能譜儀定性分析的基本原理。
?。?）定量分析
穩(wěn)定電子束照射下，X射線譜扣除背景計(jì)數(shù)后，各元素同類特征譜線（常用Kα線）的強(qiáng)度值應(yīng)與它們濃度相對(duì)應(yīng)。
粗略近似，背景校正后的強(qiáng)度測(cè)量值I 與其濃度C成正比
Ia：Ib…：Ii：…Ij＝Ca：Cb…：Ci…Cj；元素I 的濃度Ci 可由強(qiáng)度I 的歸一化加以計(jì)算：
 5、電子探針顯微分析的兩種掃描方式
電子探針?lè)治鲇袃煞N掃描方式：線掃描分析和面掃描分析。
?。?）線掃面分析
使聚焦電子束在試樣觀察區(qū)內(nèi)沿一選定直線（穿越粒子或界面）進(jìn)行慢掃描。
X射線譜儀處于探測(cè)某已知元素特征X射線狀態(tài)，得出反映該元素含量變化的特征X射線強(qiáng)度沿試樣掃描線的分布。
X射線譜儀處于探測(cè)未知元素狀態(tài)，得出沿掃描線的元素分布圖，即該線上包含有哪些元素。
?。?）面掃描分析
聚焦電子束作二維光柵掃描；X射線譜儀處于探測(cè)某一元素 特征X射線狀態(tài)，得到由許多亮點(diǎn)組成的圖像，即X射線掃描像或元素面分布圖像。
元素含量多，亮點(diǎn)密集。根據(jù)圖像上亮點(diǎn)的疏密和分布，確定該元素在試樣中分布：亮區(qū)代表元素含量高，灰區(qū)代表含量低，黑區(qū)代表含量很低或不存在。
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