电子探针与扫描电镜显微分析基础概述

仪器资料 · 发表于 2017-6-12 16:45:28

电子探针与扫描电镜显微分析概述

概述
电子探针是电子探针 X 射线显微分析仪的简称，英文缩写为 EPMA(Electron probe X-ray microanalyser)，扫描电子显微境英文缩写为 SEM（Scanning Electron Microscope）。这两种仪器是分别发展起来的，但现在的 EPMA 都具有 SEM 的图像观察、分析功能，SEM 也具有 EPMA 的成分分析功能，这两种仪器的基本构造、分析原理及功能日趋相同。特别是现代能谱仪，英文缩写为 EDS（Energy Dispersive Spectrometer）与 SEM 组合，不但可以进行较准确的成分分析，而且一般都具有很强的图像分析和图像处理功能。由于 EDS 分析速度快等特点，现在 EPMA 通常也与 EDS 组合。虽然 EDS 的定量分析准确度和检测极限都不如 EPMA 的波谱仪（Wavelength Dispersive Spectrometer ，缩写为 WDS）高，但完全可以满足一般样品的成分分析要求。由于 EPMA 与 SEM 设计的初衷不同，所以二者还有一定差别，例如 SEM 以观察样品形貌特征为主，电子光学系统的设计注重图像质量，图像的分辨率高、景深大。现在钨灯丝 SEM 的二次电子像分辨率可达 3nm，场发射 SEM 二次电子像分辨率可达 1nm。由于 SEM 一般不安装 WDS，所以真空腔体小，腔体可以保持较高真空度；另外，图像观察所使用的电子束电流小，电子光路及光阑等不易污染，使图像质量较长时间保持良好的状态。
EPMA 一般以成分分析为主，必须有 WDS 进行元素成分分析，真空腔体大，成分分析时电子束电流大，所以电子光路、光阑等易污染，图像质量下降速度快，需经常清洗光路和光阑，通常 EPMA 二次电子像分辨率为 6nm。EPMA 附有光学显微镜，用于直接观察和寻找样品分析点，使样品分析点处于聚焦园（罗兰园）上，以保证成分定量分析的准确度。
EPMA 和 SEM 都是用聚焦得很细的电子束照射被检测的样品表面，用 X 射线能谱仪或波谱仪，测量电子与样品相互作用所产生的特征 X 射线的波长与强度，从而对微小区域所含元素进行定性或定量分析，并可以用二次电子或背散射电子等进行形貌观察。它们是现代固体材料显微分析(微区成份、形貌和结构分析)的最有用仪器之一，应用十分广泛。电子探针和扫描电镜都是用计算机控制分析过程和进行数据处理，并可进行彩色图像处理和图像分析工作，所以是一种现代化的大型综合分析仪。现在国内各种型号的电子探针和扫描电镜有近千台，分布在各个领域。

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