掃描電鏡之電子探針的應(yīng)用范圍越來越廣
電子探針的應(yīng)用范圍越來越廣,特別是材料顯微結(jié)構(gòu)-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特點:
1. 顯微結(jié)構(gòu)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,通過電子與試樣的相互作用產(chǎn)生的特征X 射線、二次電子、吸收電子、 背散射電子及陰極熒光等信息來分析試樣的微區(qū)內(nèi)(μm范圍內(nèi))成份、形貌和化學(xué)結(jié)合狀態(tài)等特征。電子探針成分分析的空間分辨率(微區(qū)成分分析所能分析的最小區(qū)域)是幾個立方μm范圍, 微區(qū)分析是它的一個重要特點之一, 它能將微區(qū)化學(xué)成份與顯微結(jié)構(gòu)對應(yīng)起來,是一種顯微結(jié)構(gòu)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(nèi)的平均化學(xué)組成,也無法與顯微結(jié)構(gòu)相對應(yīng), 不能對材料顯微結(jié)構(gòu)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?biāo)治龅脑胤秶话銖呐?B)——鈾(U),因為電子探針成份分析是利用元素的特征X 射線,而氫和氦原子只有K 層電子,不能產(chǎn)生特征X 射線,所以無法進(jìn)行電子探針成分分析。鋰(Li)和鈹(Be)雖然能產(chǎn)生X 射線,但產(chǎn)生的特征X 射線波長太長,通常無法進(jìn)行檢測,少數(shù)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(xiàn)在也和波譜相同,分析元素范圍從硼(B)——鈾(U)
3. 定量分析準(zhǔn)確度高
電子探針是目前微區(qū)元素定量分析最準(zhǔn)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(shù)大于11 的元素,含量在10% 以上的時,其相對誤差通常小于2%。
4. 不損壞試樣、分析速度快
現(xiàn)在電子探針均與計算機(jī)聯(lián)機(jī),可以連續(xù)自動進(jìn)行多種方法分析,并自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析,對含10個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,還可以自動聚焦分析。
電子探針分析過程中一般不損壞試樣,試樣分析后,可以完好保存或繼續(xù)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(jù)等的稀有試樣分析尤為重要。
5. 微區(qū)離子遷移研究
多年來,還用電子探針的入射電子束注入試樣來誘發(fā)離子遷移,研究了固體中微區(qū)離子遷移動力學(xué)、離子遷移機(jī)理、離子遷移種類、離子遷移的非均勻性及固體電解質(zhì)離子遷移損壞過程等,已經(jīng)取得了許多新的結(jié)果。
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