掃描電鏡之電子探針的應用范圍越來(lái)越廣
電子探針的應用范圍越來(lái)越廣,特別是材料顯微結構-工藝-性能關(guān)系的研究,電子探針起了重要作用。電子探針顯微分析有以下幾個(gè)特點(diǎn):
1. 顯微結構分析
電子探針是利用0.5μm-1μm的高能電子束激發(fā)所分析的試樣,通過(guò)電子與試樣的相互作用產(chǎn)生的特征X 射線(xiàn)、二次電子、吸收電子、 背散射電子及陰極熒光等信息來(lái)分析試樣的微區內(μm范圍內)成份、形貌和化學(xué)結合狀態(tài)等特征。電子探針成分分析的空間分辨率(微區成分分析所能分析的最小區域)是幾個(gè)立方μm范圍, 微區分析是它的一個(gè)重要特點(diǎn)之一, 它能將微區化學(xué)成份與顯微結構對應起來(lái),是一種顯微結構的分析。而一般化學(xué)分析、 X 光熒光分析及光譜分析等,是分析試樣較大范圍內的平均化學(xué)組成,也無(wú)法與顯微結構相對應, 不能對材料顯微結構與材料性能關(guān)系進(jìn)行研究。
2. 元素分析范圍廣
電子探針所分析的元素范圍一般從硼(B)——鈾(U),因為電子探針成份分析是利用元素的特征X 射線(xiàn),而氫和氦原子只有K 層電子,不能產(chǎn)生特征X 射線(xiàn),所以無(wú)法進(jìn)行電子探針成分分析。鋰(Li)和鈹(Be)雖然能產(chǎn)生X 射線(xiàn),但產(chǎn)生的特征X 射線(xiàn)波長(cháng)太長(cháng),通常無(wú)法進(jìn)行檢測,少數電子探針用大面間距的皂化膜作為衍射晶體已經(jīng)可以檢測Be元素。能譜儀的元素分析范圍現在也和波譜相同,分析元素范圍從硼(B)——鈾(U)
3. 定量分析準確度高
電子探針是目前微區元素定量分析最準確的儀器。電子探針的檢測極限(能檢測到的元素最低濃度)一般為(0.01-0.05)%, 不同測量條件和不同元素有不同的檢測極限,但由于所分析的體積小,所以檢測的絕對感量極限值約為10-14g,主元素定量分析的相對誤差為(1—3)%,對原子序數大于11 的元素,含量在10% 以上的時(shí),其相對誤差通常小于2%。
4. 不損壞試樣、分析速度快
現在電子探針均與計算機聯(lián)機,可以連續自動(dòng)進(jìn)行多種方法分析,并自動(dòng)進(jìn)行數據處理和數據分析,對含10個(gè)元素以下的試樣定性、定量分析,新型電子探針在30min左右可以完成,如果用EDS 進(jìn)行定性、定量分析,幾分種即可完成。對表面不平的大試樣進(jìn)行元素面分析時(shí),還可以自動(dòng)聚焦分析。
電子探針?lè )治鲞^(guò)程中一般不損壞試樣,試樣分析后,可以完好保存或繼續進(jìn)行其它方面的分析測試,這對于文物、古陶瓷、古硬幣及犯罪證據等的稀有試樣分析尤為重要。
5. 微區離子遷移研究
多年來(lái),還用電子探針的入射電子束注入試樣來(lái)誘發(fā)離子遷移,研究了固體中微區離子遷移動(dòng)力學(xué)、離子遷移機理、離子遷移種類(lèi)、離子遷移的非均勻性及固體電解質(zhì)離子遷移損壞過(guò)程等,已經(jīng)取得了許多新的結果。