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電子探針X射線顯微分析(WDS/EDS): 技術(shù)原理與特點(diǎn)

 草蟲gg 2023-09-26 發(fā)布于四川

1 什么是顯微分析技術(shù),?

顯微分析可識別物體內(nèi)部或表面存在的化學(xué)元素,,以及元素原子之間的排列方式。同時,,可以元素進(jìn)行定性和定量分析鑒定,,還可以測量元素的不同同位素或其比例。顯微分析還可以研究物體中原子之間的空間關(guān)系,,即物體的結(jié)構(gòu),,尤其是晶體結(jié)構(gòu)。有些顯微分析技術(shù)可以提供晶體缺陷,、化學(xué)鍵或氧化還原狀態(tài)的信息,。

在顯微分析中,分析束斑(可以是光子,、電子或粒子的大小從約100um100 nm不等,,盡管許多技術(shù)能夠生成毫米或厘米寬的更大區(qū)域分布圖此外,,分析的深度也很重要,,有些技術(shù)只能分析樣品頂部的幾個納米(表面技術(shù)),而其他技術(shù)則能深入到幾個微米,。較小尺度(<100 nm分子或原子分辨率分析屬于納米技術(shù)的一部分,。

大多數(shù)顯微分析技術(shù)都是將微束聚焦在要分析的物體上,然后測量輸入束與構(gòu)成樣品的原子和分子相互作用產(chǎn)生的輸出束,。輸入束可包括光(包括激光束),、X 射線和其他電磁波、電子,、質(zhì)子或離子,。測量的輸出也包括光、X射線,、電子和離子,。顯微分析中兩個最重要的考慮因素是空間分辨率(或待分析物體或粒子的大小)和檢測極限

掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEMS)可配備一系列探測器,,提供有關(guān)化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)的信息,。使用哪種技術(shù)最好,取決于所需的空間分辨率和深度分辨率,、是否需要定性或定量化學(xué)分析或結(jié)構(gòu)分析,,以及最低檢測限。

電子探針X射線顯微分析(EPMA)是利用波譜儀WDS和能譜儀EDS來測量電子束產(chǎn)生特征X射線的分析方法,,目前已廣泛用于地質(zhì),、材料等領(lǐng)域的分析表征。

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1 顯微分析技術(shù)匯總

1 EPMAWDS/EDS基礎(chǔ)知識

EPMA使用單電子束轟擊試樣,,從試樣中產(chǎn)生特征X射線,;由于物質(zhì)的量子性質(zhì),每個原子中都存在離散的電子能級,,這些能級在激發(fā)后會在電磁波譜的X 射線和硬X射線區(qū)域內(nèi),,發(fā)射特定和離散能值的電磁輻射(光子)。這是原子特性的特征,,也是EPMA分析的基礎(chǔ),。

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 2 特征X射線產(chǎn)生示意圖及原子的軌道示意圖

電子束撞擊靶材時產(chǎn)生特征X射線的具體過程如下:電子與靶材原子反復(fù)相互作用,直到它們靜止或從表面逃逸,。電子與原子發(fā)生的相互作用包括彈性散射,、非彈性碰撞和軔致輻射

彈性相互作用是指電子的運(yùn)動方向發(fā)生變化,,但目標(biāo)原子的初始和最終電子狀態(tài)(基態(tài))基本保持不變,。相比之下,非彈性相互作用是指靶原子進(jìn)入激發(fā)態(tài),,這意味著電子的部分動能被原子(電子)吸收,。非彈性碰撞有幾種類型,包括電子在傳導(dǎo)帶或價帶中的激發(fā),、質(zhì)子激發(fā)和內(nèi)殼電離(即在內(nèi)殼中產(chǎn)生空位),。

內(nèi)殼電離是發(fā)射特征X射線的一種方式;內(nèi)殼電離后,,原子通過電子躍遷將空位遷移到外殼,,能量以特征X射線或Auger電子的形式釋放出來。因此,,內(nèi)殼電離是特征X射線的發(fā)射途徑,。

X射線的命名習(xí)慣使用電離內(nèi)殼命名法,如 K,、L,、M......,,以及產(chǎn)生被置換電子的外殼命名法,如 (如果該外殼為L2L3),。這就是Siegbahn命名法或慣例,。如今,人們越來越多地使用國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)的命名法,,例如,,K-L2,3 而不是

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 3 參與產(chǎn)生 Kα Kβ Lα X 射線光子的電子躍遷及X射線能量譜圖

當(dāng)行進(jìn)中的電子與目標(biāo)原子的靜電場相互作用時,,就會發(fā)生軔致輻射,。軔致輻射X射線光譜中連續(xù)背景的來源(達(dá)到Duane-Hunt極限),這也是限制痕量元素探測的主要因素,。

特征X射線和軔致輻射X射線的產(chǎn)生并不隨深度而恒定,,而是遵循一定的分布,,即所謂的 ?(ρz) 函數(shù),。特征X射線和軔致輻射光子在從試樣表面出現(xiàn)之前,主要通過光電吸收與試樣原子發(fā)生相互作用,。光子隨后被原子吸收,,原子電子被拋射出去;原子通過空位遷移到外殼而去激發(fā),,隨后發(fā)射出特征(熒光)X射線或Auger電子,。由于能量為數(shù)KvX射線的平均自由路徑比Kv電子的范圍大得多,因此熒光是在距離電子撞擊點(diǎn)很遠(yuǎn)的地方產(chǎn)生的,。

典型的X射線光譜由疊加在連續(xù)背景上的特征X射線組成(圖3),。由于彈性和非彈性散射的作用,入射電子在樣品內(nèi)部以''字形路徑擴(kuò)散(直至靜止或從表面反向散射),,形成電子樣品-相互作用體積,。電子-樣品相互作用體積的大小是材料成分和加速電壓的函數(shù)

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4 在兩種加速電壓下(電子束直徑為 60 nm),,使用 PENELOPE 代碼對兩種材料(FeSi2 HfSi2)的電子散射進(jìn)行Monte Carlo模擬,。隨著加速電壓從 20 kV降至10 kV,橫向散射和深度散射顯著減小,。從上到下:材料密度越大,、Z 值越高,橫向和深度散射也越小,。

4顯示的是兩種二元化合物(FeSi2HfSi2)在兩種不同加速電壓(10Kv20 Kv)下電子相互作用體積的Monte Carlo模擬結(jié)果,。這些圖顯示了(i)降低加速電壓(E0)后電子相互作用體積的減小,以及(ii)原子序數(shù)/密度較高的材料中電子相互作用體積的減小,。

電子相互作用體積不同于X射線產(chǎn)生體積,,因為只有當(dāng)電子的能量大于其吸收邊緣時才會產(chǎn)生特征X射線,。投射到試樣表面的X射線產(chǎn)生體積的寬度大致確定了所能達(dá)到的X射線空間分辨率(或與另一相的最小距離,在此距離上可對相關(guān)相進(jìn)行精確分析),。

EPMAX射線空間分辨率傳統(tǒng)上是通過X射線量程來估算的,。對于X射線量程范圍,已經(jīng)開發(fā)出了幾種分析表達(dá)式,,其中使用最廣泛的是Castaing提出的表達(dá)式11

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其中,,RxX射線范圍(以μm為單位),E0是入射電子能量(以keV為單位),,Ec是電離能(以keV為單位),,A是原子量(以g/mol為單位),Z是原子序數(shù),,ρ是材料密度(以g/cm3為單位),。

1 Castaing R. Electron Probe Microanalysis. Electronic and Electron Phys. 1960:317–86

20 keV 時,FeSi2ρ = 5.1 g/cm3)中Si Kα線(Ec = 1.84 keV)的X射線范圍計算值為1.94 μm,,如果入射電子能量降至10 keV,,則計算值降至0.57 μm。在 HfSi2ρ = 7.6 g/cm3)中,,20 keV時的尺寸(0.93 μm)比在FeSi2 中更小,,而下降到10 keV 時,尺寸的縮小到0.28 μm,。

值得指出的是,,式(1)中既沒有包括電子束尺寸的影響,也沒有包括熒光激發(fā)范圍的影響,。不過,,現(xiàn)在的計算機(jī)可以利用MonteCarlo模擬更準(zhǔn)確地估算EPMAX射線空間分辨率,Monte Carlo模擬可以同時模擬電子散射和X射線生成,。圖5展示了圖4所示同一種材料的 X 射線生成量,。

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5 Monte Carlo (PENELOPE )圖顯示了塊狀 FeSi2 中硅和鐵 X 射線深度發(fā)生范圍(電子束直徑為 60 nm,包括二次熒光),。1 Salvat, F. 2015. PENELOPE-2014: A code system for Monte Carlo simulation of electron and photon transport. OECD/NEA Data Bank (NEA/NSC/DOC (2015)

如圖5中的等值線所示,,在20 keV時,99%90%的表面下寬度存在顯著差異,,在較低的10 keV 時,,表面下寬度明顯縮小。每種特征 X 射線的產(chǎn)生量不同,,因此分析空間分辨率也不同,。

2 EPMAWDS/EDS樣品制備

傳統(tǒng)的EPMA定量方法假定樣品具有與電子束法線垂直的平整光滑表面,且具導(dǎo)電,,標(biāo)準(zhǔn)也是如此,,而且這是矩陣校正中使用的傳統(tǒng)物理模型所要求的,,特別是在確定吸收校正時。因此,,正確的樣品制備是EPMAWDS分析的關(guān)鍵,。

對于EDS而言,有特殊幾何形狀或表面起伏不平或傾斜的樣品,,以及非導(dǎo)電樣品(導(dǎo)電涂層是必要的通常是碳或金,,但必須適當(dāng),因為它可能會影響 X 射線的發(fā)射),,定量結(jié)果會有所偏離,,但定量結(jié)果在可接受的范圍,考慮到樣品檢測的便捷性,,實際上,,非平整樣品的EDS檢測越來越普遍1
備注1 :除了定量分析,,這部分更多針對不平整樣品進(jìn)行EDS Mapping分析,。

3 EPMAWDS/EDS標(biāo)準(zhǔn)樣品

Castaing除了發(fā)明了第一臺可操作的電子探針外,還開發(fā)了相關(guān)的分析程序,,使用純元素金屬作為標(biāo)準(zhǔn)樣品,,將未知合金中某一元素的 X 射線計數(shù)與純元素金屬的 X 射線計數(shù)進(jìn)行比對。顯然,,EPMA中使用此類標(biāo)準(zhǔn)樣品作為參考,對于優(yōu)化未知材料測量的準(zhǔn)確性具有重要意義,。

對于微束分析而言,,標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是指在電子束下足夠均勻(微米尺度)和穩(wěn)定的材料,其化學(xué)成分必須已知,,最好是通過不同的技術(shù)(如濕化學(xué)分析,、XRF 等)。經(jīng)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是一種附有證書的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),,證書中提供了化學(xué)成分,、相關(guān)的不確定性以及計量溯源性聲明。

一些機(jī)構(gòu)(如National Institute of Standards and Technology,,NIST)可能會提供額外的認(rèn)證級別,,如NIST標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。編制有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有三個目的:(i) 幫助開發(fā)精確的分析方法,;(ii) 校準(zhǔn)測量系統(tǒng),;(iii) 確保質(zhì)量控制計劃的長期可靠性。

通常情況下,,在材料科學(xué)的許多應(yīng)用中都會用到一定純度的金屬,;也會用到二元和三元化合物(如半導(dǎo)體),。此外,還使用硼化物,、碳化物,、氮化物和氧化物。在分析硅酸鹽,、碳酸鹽,、磷酸鹽和其他晶體材料時,許多天然和合成晶體都可用作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),。各種參比玻璃也可用作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),。

顯微分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的來源多種多樣,例如,,一些電子顯微鏡設(shè)備供應(yīng)商或政府'標(biāo)準(zhǔn)'機(jī)構(gòu)都出售,。這些標(biāo)樣應(yīng)附有適當(dāng)?shù)奈募f明其成分和來源,。也可以購買單個晶粒,,然后進(jìn)行鑲嵌和適當(dāng)拋光。顯微分析標(biāo)準(zhǔn)的正確使用和維護(hù)有時未得到充分重視,。一些研究人員發(fā)現(xiàn),,標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與未知物的'基體匹配',對于EPMA 分析一些結(jié)合了Z和高Z元素的合金和化合物至關(guān)重要,。

4 EPMAWDS/EDS 電子光學(xué)柱

這種分析儀器既可以是掃描電子顯微鏡SEM,,也可以是電子探針EPMA,主要由電子光學(xué)柱和一個或多個X射線光譜儀組成,,后者可以是WDSEDS(圖6),。

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6. 電子探針顯微分析儀(a)和(bX 射線聚焦羅蘭圈

電子光學(xué)柱由電子槍和電磁透鏡系統(tǒng)組成,電子槍充當(dāng)電子源,。電子槍在歷史上是一種熱離子槍,,通常由WLaB6制成,加熱后通過熱離子發(fā)射釋放電子,,近年來,,肖特基場發(fā)射源的使用越來越多。通過電源將電子源保持在負(fù)電位,,從而加速發(fā)射電子,。EPMA的典型加速電壓從5 Kv30 Kv

電磁透鏡用于將電子束聚焦到樣品上,,最終著陸的電子束直徑在20nm500nm之間(取決于光源類型,、加速電壓和電子束電流),它們還用于控制束流,,即單位時間內(nèi)進(jìn)入的電子數(shù),,可能的數(shù)值范圍為100pA10 μA,,通常在1- 500nA之間,取決于應(yīng)用場景,、材料類型和光譜儀,,例如 EDSWDS

電子束流可用法拉第杯測量,,并可通過電子束調(diào)節(jié)裝置加以穩(wěn)定,。樣品與地相連,以確保電子的導(dǎo)電性,;如果樣品本身不導(dǎo)電,,則需要涂上一層薄薄的導(dǎo)電涂層(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),一般選擇碳,,而非金),。電子光學(xué)柱采用傳統(tǒng)的高真空技術(shù)(如10-7mbar),以防止電子源氧化,、電子槍中的高壓電弧以及電子束被殘留氣體散射,。可以對電子束進(jìn)行掃描并收集電子圖像,,最常用的是背散射電子探測器,。二次電子圖像也有用,有助于澄清一些三維特征(比如表面起伏或孔洞),。在某些材料中,,吸收電流圖像也可提供有趣的信息。

5 波長色散譜儀 Wavelength-dispersive spectrometer WDS

電子探針中的傳統(tǒng)WDS是反射模式的晶體布拉格光譜儀,。每臺光譜儀都由一個彎曲的晶體(單色器)和一個X射線計數(shù)器組成,,其布置方式是,在所有照射到晶體上的X射線中,,只有那些波長λ符合布拉格定律的特定X射線才會被衍射并被比例計數(shù)器檢測到試樣,、晶體和比例計數(shù)器位于一個稱為羅蘭圓的圓上,,羅蘭圓的直徑在100210毫米之間

早期的電子探針配備了與電子束同軸的光學(xué)顯微鏡,,其布置方式是,,當(dāng)試樣表面處于整體光學(xué)顯微鏡/攝像機(jī)的光學(xué)焦點(diǎn)時,它也處于X 射線焦點(diǎn),,即位于羅蘭圓上,。布拉格定律指出

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其中,λ 是衍射X射線的波長,,n 是代表衍射階數(shù)的整數(shù)(如110或更多),,d 是單色儀晶體原子面之間的間距,,θ X射線到原子面的入射角。

在許多情況下,,一種元素的X射線波長非常接近(或相同)相關(guān)X射線波長的倍數(shù)(n1,。以FKα為例,它的波長為18.32?,;巧合的是,,PKα的波長為 6.157 ?,當(dāng) n = 3 時,,P Kα 的三階衍射波長為18.47 ?,,在測量磷灰石中的氟時,其波長之近足以干擾某些布拉格衍射儀,。另一個例子是 Ni Lα C Kα 的三階衍射(3 × 14.56 ? 44.7 ?非常接近),。
備注1:在EDS系統(tǒng),同樣存在能量非常接近的譜峰,。

WDS通常使用兩種晶體幾何結(jié)構(gòu):JohannJohansson,。在Johann幾何中,晶體的彎曲半徑是羅蘭圓半徑的兩倍,,因此晶體'平面'不是平的,,而是具有圓柱曲率。在這里,,晶體表面與羅蘭圓發(fā)散,,因此并不是嚴(yán)格恒定的。在Johansson幾何中,,晶體除了彎曲之外,,晶體的彎曲半徑與羅蘭圓半徑差不多,在這種布置下,,X 射線的入射角在羅蘭圓平面和晶體表面的交點(diǎn)所定義的直線上是恒定的,。因此,Johansson譜儀可以精確聚焦,,并提供更高的計數(shù)率,。

在記錄X射線光譜或移動到特定峰值或背景位置時,晶體會圍繞自身中心旋轉(zhuǎn),,以保持其中心法線通過羅蘭圓中心,。與此同時,探測器會移動并保持在羅蘭圓上,,同時保持與晶體平面法線的探測角等于入射角,。這樣,當(dāng)布拉格衍射發(fā)生在角度θ的晶體上時,探測器就處于正確的位置,,以記錄角度的衍射強(qiáng)度,。這樣,只需測量樣品與晶體的距離,,就可以通過布拉格定律測量波長,。

除了光譜儀移動距離的機(jī)械限制外,反射波長的范圍還受到晶體原子間距d的限制,,因此需要不同間距的晶體來覆蓋較寬的波長范圍,。常用的晶體有 LiF(氟化鋰)、PET(季戊四醇)和 TAP(鄰苯二甲酸鉈),。這意味著使用這些晶體可以探測到Z值在9F)到35Br)之間的元素的 K線,、Z值小于83Bi)的元素的L線以及許多M線。

對于更長的波長,,可采用由高Z和低Z材料交替層(如W/Si,、Ni/CMo/B4C)組成的合成多層膜。在這些情況下,,d等于高Z值和低Z值材料每層厚度之和,。由于WDS一次只能記錄一個波長,電子探針通常配備多個(最多5個)WDS,,每個WDS24個可互換的晶體,。

傳統(tǒng)的X射線計數(shù)器由一個充滿氣體的管子組成,管子中央的導(dǎo)線相對于管子外壁的電位為1-2Kv,。X射線通過一個薄窗進(jìn)入計數(shù)器,;它們被氣體分子吸收,并在光電效應(yīng)下產(chǎn)生自由光電子,,這些自由光電子在電場作用下加速并產(chǎn)生一串次級電子,。

因此,每條射入的X射線都會產(chǎn)生一個脈沖,,脈沖的高度(CAMECA 探針的電壓范圍為1-5 V,,JEOL 探針的電壓范圍為1-10 V)與X射線的能量成正比。輸出脈沖被發(fā)送到脈沖高度分析器(PHA,,該分析器處理并計數(shù)所呈現(xiàn)的脈沖,。

脈沖高度分析可以在差分模式下運(yùn)行,所選高度(電壓)通常包含在一定的電壓窗口內(nèi),,也可以在積分模式下運(yùn)行,對基線(為避免噪聲而設(shè)置)以上的所有脈沖進(jìn)行計數(shù),。兩種方法各有利弊,。

X 射線計數(shù)器可以是流動型的(如P10Ar10%CH4),在這種情況下,氣體流經(jīng)計數(shù)器,,因此必須持續(xù)供應(yīng),;也可以是密封型的(如Xe)。氙氣對高能量X射線的吸收率較高,,而P10(氬氣)比例計數(shù)器對高能量X射線的吸收率較低(因此計數(shù)也較低),。

WDS獲得的X射線峰的能量寬度取決于X射線的自然寬度,以及晶體上發(fā)生布拉格反射的角度范圍,,這取決于光譜儀的幾何排列和晶體固有反射曲線的寬度,。TAP晶體的典型峰寬范圍為2-8 eVPET 晶體為 4-60 eV,,LiF晶體為12-80 eV,。

可通過掃描WDS來記錄衍射峰,掃描方式可以是離散掃描,,一次掃描一個通道,,也可以是緩慢移動譜儀電機(jī)。最理想的情況是,,通過對峰值下的所有通道進(jìn)行積分,,收集每個峰值的總信號。對于快速定量數(shù)據(jù)采集或X射線繪圖來說,,WDS速度通常太慢,。

糾正死區(qū)時間:由于電子元件處理一個事件(探測X射線產(chǎn)生的脈沖)需要有限的時間(微秒級),因此有一段時間電子元件'忙于'處理一個信號,,而必須忽略其他信號,。因此,在這段'死時間 '內(nèi),,探測器對新光子的到來視而不見,。當(dāng) X 射線信號率較低時,第二個光子不太可能在''期間到達(dá),。當(dāng)信號率較高時,,很大一部分時間用于處理事件,這部分時間被報告為死區(qū)時間,。軟件會根據(jù)死時間對測量計數(shù)進(jìn)行校正,。


6 能量色散譜儀 Energy-dispersive spectrometer EDS

EDS是當(dāng)今材料科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的分析技術(shù),原因如下:(i) 幾乎所有 SEM 都可以安裝EDS,;(ii) HHe外,,元素周期表中的所有元素都可以同時檢測;(iii) EDS可以快速識別和定量樣品特定區(qū)域中的元素,,只需極少的準(zhǔn)備和指導(dǎo),。

SEM配置EDS的成本只是電子探針成本的一小部分1996年,基于GattiRehak的開創(chuàng)性工作1,,第一臺商用硅漂移探測器(SDD,,圖8)問世,使EDS技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的變化,。與之前的技術(shù)--鋰漂移硅晶體探測器相比,,SDD幾乎改進(jìn)了EDS X射線探測的所有方面:更好的能量分辨率、更高的計數(shù)率,、更大的有效面積和使用方便(無需液氮),。

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7 SDD 探測器橫截面示意圖。虛線箭頭表示兩束射入的 X 射線產(chǎn)生的電子-空穴對的漂移方向,。

圖片    備注1:圖8 GattiRehak的開創(chuàng)性論文及SDD商業(yè)化功臣Kemmer

EDS系統(tǒng)由三個主要部分組成:探測器,、脈沖處理器和分析軟件。探測器本身由以下部分組成:(i) 準(zhǔn)直器,,用于阻擋電子撞擊顯微鏡極靴和腔壁產(chǎn)生的雜散 X射線,;(ii) 電子阱,用于阻止SEBSE 進(jìn)入探測器,;(iii) 窗口,,用于保護(hù)傳感器并作為真空屏障、 (iv) X 射線轉(zhuǎn)換成與X 射線能量成正比的電流的傳感器,;(v) 放大信號的場效應(yīng)晶體管,;(vi) 冷卻傳感器以減少電噪聲的珀爾帖元件(vii) 驅(qū)散珀爾帖元件所產(chǎn)生熱量的散熱器,。

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9 EDS結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)射入的X射線在傳感器中傳播或'擴(kuò)散'時,,會與硅原子的價電子發(fā)生作用,使價電子躍遷到導(dǎo)帶,,從而逐漸被吸收,。因此,射入X射線的能量都會按比例轉(zhuǎn)化為電子-空穴對,。

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10 EDS原理示意圖,。入射X射線在半導(dǎo)體晶體中產(chǎn)生一系列電子 - 空穴對后消失。在晶體上施加高偏置電壓,,電子和空穴移動到晶體相對兩側(cè)的電極,,產(chǎn)生電荷信號,該信號被傳遞到脈沖處理器,。信號的大小與入射X射線的能量成正比,。

通過在傳感器上施加不同的電壓,電子就會向陽極'漂移',,而陽極上的場效應(yīng)晶體管會將其電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號,。脈沖處理器通過測量電壓信號的每次躍變('斜坡')來檢測X射線并確定其能量,。如果兩束或更多束X射線的電壓躍變在時間上間隔很近,但沒有很好地分開,,脈沖處理器就會拒絕這些事件,因為它無法準(zhǔn)確地確定其能量,。

事實上,,如果兩束X射線同時到達(dá),它們也不會被剔除,,而是會記錄下一個'總和'峰值,。最后,分析軟件會累積頻譜每個能級中的X射線計數(shù),,并可能進(jìn)行一些校正以消除假象,,例如硅逃逸峰,以及脈沖處理器無法剔除的重合X 射線產(chǎn)生的和峰,。

EDS的能量分辨率低于WDS,,這意味著某些X射線之間的重疊更為常見(例如,V KαTi Kβ,,Mn KαCr Kβ),。為了提取X射線強(qiáng)度,通常需要進(jìn)行峰值分解,。通常使用理論或?qū)嶒灧遢喞M(jìn)行解卷積,,這些峰輪廓使用最小二乘法與未知實驗光譜擬合Ritchie等人的研究表明,,這種方法可以準(zhǔn)確分辨出Ba LTi K 等強(qiáng)重疊X 射線,。

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11 EDS分析中,容易重疊的譜峰匯總

EDS 的能量分辨率較低(相對于WDS),,這也限制了其探測低濃度元素的能力,,因為其峰背比較低。雖然EDS一直用于測量微量(<10wt%)和痕量(<1 wt%)濃度],,但在SEM和電子探針中,,EDSWDS 結(jié)合使用的情況越來越常見

EDS 的能量分辨率通常指定為給定輸入計數(shù)率下Mn Kα 峰的FWHM(注意 ISO規(guī)范15632:2012 指出,,如果指定檢測低于1 keVX 射線,,則還應(yīng)指定C Kα 峰的 FWHM

由于EDS光譜可能包含多個峰值,,包括來自同一元素的多個峰值,,因此分析軟件的一個常見功能是自動識別元素Newbury報告了某些軟件的自動識別程序存在一些識別錯誤的問題,,并建議應(yīng)始終進(jìn)行手動驗證,。他還對某些EDS系統(tǒng)獲得的定量結(jié)果提出了警告,。

雖然EDSWDS定量沒有本質(zhì)區(qū)別,但EDS的一些優(yōu)勢,,如使用方便,、許多實驗室都能使用等,往往會導(dǎo)致缺乏經(jīng)驗的用戶在沒有接受過識別問題的培訓(xùn)的情況下生成錯誤的分析數(shù)據(jù),。將EDS分析輸出歸一化為100 wt%是一個值得關(guān)注的問題,,因為是否歸一化'分析總量'是結(jié)果準(zhǔn)確與否的重要標(biāo)志。

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