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中南大学 第七章 电子探针 材料科学与工程学院 艾 延 龄 E-mail: ylai@mail.csu.edu.cn 电子探针的原理  用细聚焦电子束入射样品表面，激发出样品中各 元素的特征（标识）X射线，分析特征X射线的波 长（或特征能量）即可得到元素的种类（定性分 析）；定量分析是分析特征X射线的强度，得到 样品中相应元素的含量。  电子探针的功能主要是进行微区成分分析，常作 为附件安装在扫描电镜、透射电镜镜筒上，以满 足微区组织形貌、晶体结构及化学成分三位一体 同位分析。 电子探针仪的结构  电子探针仪主要由电子光学系统、X射线谱仪、样 品室、扫描显示系统、计算机与自动控制系统、真 空系统及一些必要的附件组成。  电子探针的信号检测系统是X射线谱仪。  波长分散谱仪（WDS ），简称波谱仪，用来测定 特征X射线波长；  能量分散谱仪（EDS ），简称能谱仪，用来测定 X射线特征能量。 波谱仪（WDS ）  组成：波谱仪主要由分光晶体和X射线检测系统组 成。  原理：根据布拉格定律，从试样中发出的特征X射 线，经过一定晶面间距的晶体分光，波长不同的特 征X射线将有不同的衍射角。通过连续地改变，就 可以在与X射线入射方向呈2 的位置上测到不同波 长的特征X射线信号。根据莫塞莱定律 1 K (Z )可 确定被测物质所含有的元素 。   为了提高接收X射线强度，分光晶体通常使用弯曲 晶体。 2dsin  平整晶体对X射线的布喇格衍射  弯曲分光晶体有两种聚焦方式：  约翰型聚焦法：晶体曲率半径是聚焦圆半径的两 倍；  约翰逊型聚焦法：晶体晶面的曲率半径为2R ，晶 体的表面磨成和聚焦圆半径相等。 两种方法都可 以做到入射到 任何一点，入 射线与晶面的 夹角是基本相 等的！！！  波谱谱线图 能谱仪（EDS ）  能谱仪的关键部件是锂漂移硅半导体探测器， 习惯上记作Si(Li)探测器。  工作原理：X射线光子进入Si晶体内，将产生电 子－空穴对，在100K左右温度时，每产生一个 电子－空穴对消耗的平均能量为3.8eV 。能量为 E 的X射线光子所激发的电子－空穴对数N为 N ＝E ／ 入射X射线光子能量不同，所激发的电子－空穴 对数N也不同，探测器输出电压脉冲高度由N决 定。  锂漂移硅能谱仪方框图  能谱和波谱谱线比较 和波谱仪比较，能谱仪具有下列几方面的优点： 1. 能谱仪探测X射线的效率高，其灵敏度比波谱仪高一个数 量级； 2. 能谱仪可以在同一时间内对分析点内所有元素的X射线光 子的能量进行测定和计算，而波谱仪只能逐个测量每种元