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电子探针X射线微区分析仪(EPMA)
概述

    Electron Microprobe,全名为电子探针X射线显微分析仪,又名微区X射线谱分析仪。可对试样进行微小区域成分分析。除H、He、Li、Be等几个较轻元素外,还有U元素以后 的元素以外都可进行定性和定量分析。
    电子探针的大批量是利用经过加速和聚焦的极窄的电子束为探针,激发试样中某一微小区域,使其发出特征X射线,测定该X射线的波长和强度,即可对该微区的元素作定性或定量分析。
    将扫描电子显微镜和电子探针结合,在显微镜下把观察到的显微组织和元素成分联系起来,解决材料显微不均匀性的问题,成为研究亚微观结构的有力工具。

原理

    电子探针有三种基本工作方式:点分析用于选定点的全谱定性分析或定量分析,以及对其中所含元素进行定量分析;线分析用于显示元素沿选定直线方向上的浓度变化;面分析用于观察元素在选定微区内浓度分布。
    由莫塞莱定律可知,各种元素的特征X射线都具有各自确定的波长,通过探测这些不同波长的X射线来确定样品中所含有的元素,这就是电子探针定性分析的依据。而将被测样品与标准样品中元素Y的衍射强度进行对比,就能进行电子探针的定量分析。当然利用电子束激发的X射线进行元素分析,其前提是入射电子束的能量必须大于某元素原子的内层电子临界电离激发能。

优点

    1、能进行微区分析。可分析数个μm^3内元素的成分。
    2、能进行现场分析。无需把分析对象从样品中取出,可直接对大块试样中的微小区域进行分析。把电子显微镜和电子探针结合,可把在显微镜下观察到的显微组织和元素成分联系起来。
    3、分析范围广。Z>4.其中,波谱:Be~U,能谱:Na~U。

功能特色

    电子探针可以对试样中微小区域(微米级)的化学组成进行定性或定量分析。可以进行点、线扫描(得到层成分分布信息)、面扫描分析(得到成分面分布图像)。还能全自动进行批量(预置9999测试点)定量分析。由于电子探针技术具有操作迅速简便(相对复杂的化学分析方法而言)、实验结果的解释直截了当、分析过程不损坏样品、测量准确度较高等优点,故在冶金、地质、电子材料、生物、医学、考古以及其它领域中得到日益广泛地应用,是矿物测试分析和样品成分分析的重要工具。

应用

    其原理是利用聚焦的高能电子束轰击固体表面,使被轰击的元素激发出特征X射线,按其波长及强度对固体表面微区进行定性及定量化学分析。主要用来分析固体物质表面的细小颗粒或微小区域,最小范围直径为1μm左右。分析元素从原子序数3(锂)至92(铀)。绝对感量可达10-14至10-15g。近年形成了扫描电镜—显微分析仪的联合装置,可在观察微区形貌的同时逐点分析试样的化学成分及结构。广泛应用于地质、冶金材料、水泥熟料研究等部门。

结构特点

    利用约1Pm的细焦电子束,在样品表层微区内激发元素的特征X射线,根据特征X射线的波长和强度,进行微区化学成分定性或定量分析。电子探针的光学系统、真空系统等部分与扫描电镜基本相同,通常也配有二次电子和背散射电子信号检测器,同时兼有组织形貌和微区成分分析两方面的功能。电子探针的构成除了与扫描电镜结构相似的主机系统以外,还主要包括分光系统、检测系统等部分。
    电子探针主要由电子光学系统(镜筒),X射线谱仪和信息记录显示系统组成。电子探针和扫描电镜在电子光学系统的构造基本相同,它们常常组合成单一的仪器。

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