蒙特卡罗模拟在单颗粒扫描电镜-能谱定量分析中的应用研究 research on the application of monte carlo simulation in single particle sem-eds quantitative analysis.pdfVIP

第31卷第1期 电 子 显 微 学 报 V01．31，No．1 2012年2月 of Electron 2012．02 JournalChinese MicroscopySociety 文章编号：1000—6281(2012)01—0030—06 蒙特卡罗模拟在单颗粒扫描电镜 一能谱定量 分析中的应用研究 朱继浩1，初凤友1，耿 红2 (1．国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海底科学重点实验室，浙江杭州310012； 2．山西大学环境科学与工程研究中心，山西太原030006) 摘 要：使用扫描电镜一能谱分析技术在lOkV／!nA条件下分别对微束分析国家标准样品、K411玻璃微球和自制 的颗粒标准样品进行了测试，并用CASINO程序对其进行了元素定量计算，以检验蒙特卡罗模拟在单颗粒分析中 的适用性。研究结果表明：(1)无论是决状还是颗粒标准样品，CASINO程序给出的定量计算结果总体上都明显优 于能谱仪自带的XPP程序；(2)相比归一化法，CASINO程序能显著地校正颗粒效l应；(3)对于cu、zn等KdX射线 荧光产额较低的元素，在其含量较低时最好使用I,ct线进行定量计算；(4)对于cb0，等存在严重谱线重叠的样品， 进行相应的重叠校正也可得到较为准确的定量计算结果。 关键词：扫描电镜一能谱；蒙特卡罗模拟；单颗粒；定量分析 中图分类号：TGll5．21+5．3；0242．2；0657．62文献标识码：A 由于能提供全颗粒分析方法所无法提供的形 集基质、缩短测量时间、添加液氮冷阱，以消除电子 貌、粒度和化学成分等信息，扫描电镜一能谱分析技 束损伤效应，并尽量避免采集基质的特征和连续x 术在大气颗粒物、水系悬浮颗粒物、沉积物、固溶体 射线谱对分析结果的干扰’14’”。“。 包裹体和枪击残留物等研究领域得到了广泛地应 近年来出现的超薄窗能谱探测器(Uhra．thin window 用¨“。。然而，受颗粒效应(质量和吸收效应)的影 EDS)，使得B、C、N、O、F等超轻元素的定量 响，准确测定微米甚至亚微米级颗粒的组成要比平 分析成为可能。但由于容易受吸收效应和高原子序 面抛光厚样品困难和复杂的多∽“…。目前比较常 数L、M线谱线重叠的影响，测试时应尽量采用低加 用的单颗粒定量分析方法有归一化法和蒙特卡罗模 速电压(一般为10kV)，发现谱线重叠时还要进行 拟法(CASINO程序)。前者忽略了颗粒效应的影 相应的校正‘14’18’2“。此外，在低加速电压条件下， 响，定量计算时需要使用标准样品，以透射电镜格子 cu、zn等元素的K仪X射线荧光产额较低，使用KoL (TEMGrid)作为采集基质时可分析小至0．1txm的 x射线进行定量分析会遇到统计计数过低的问题， 颗粒¨“；后者提供了几种理想的颗粒模型(球形、半 这时就有必要探讨选用L线进行定量分析的可 球形、立方体等)，通过模拟电子束在颗粒中的扩散 行性。 路径以及x射线谱的产生和吸收，并结合实测x射 对于CASINO程序在单颗粒扫描电镜一能谱定 线谱和逆向连续逼近算法来实现颗粒元素的无标样 量分析中的适用性问题，目前相关的研究资料还不 定量分析，粒径0．5～5 Ixm之间颗粒标准样品的相 够完整，也不能充分体现该方法的优势所在¨3’”]。 对分析误差可小至±5％～15％。14““。使用低加速这主要是因为：一方面缺少块状标准样品的CASINO 电压可显著减小颗粒效应、1…，但为了得到较为准确 定量计算结果与其标准值的对比研究；另一方面缺少 的定量分析结果，颗粒效应的影响仍然不可忽略，特