2010-5-16 HNU-ZLP 1
第十三章 电子探针显微分析
? 电子探针的原理
? 电子探针仪的结构
? 波谱仪 (WDS)
? 能谱仪 (EDS)
? 电子探针仪分析方法
2010-5-16 HNU-ZLP 2
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：
– 定性分析分析特征 X射线的波长（或特征能
量），得到元素的种类；
– 定量分析－分析特征 X射线的强度，得到样
品中相应元素的含量
2010-5-16 HNU-ZLP 3
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。
? 结构示意图。
? 电子探针仪常与扫描电镜组合在一起。
? 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；
2010-5-16 HNU-ZLP 4
– 能量分散谱仪（ EDS），简称能谱仪，用来
测定 X射线特征能量。
2010-5-16 HNU-ZLP 5
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 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。
)(1 ?? ?? ZK
2010-5-16 HNU-ZLP 6
? 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：晶体曲率半径和聚焦圆半径相等
2010-5-16 HNU-ZLP 7
? 波谱谱线图
2010-5-16 HNU-ZLP 8
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。
2010-5-16 HNU-ZLP 9
? 锂漂移硅能谱仪方框图
2010-5-16 HNU-ZLP 10
? 能谱和波谱谱线比较
2010-5-16 HNU-ZLP 11
波谱仪（ WDS）与能谱仪（ EDS）比较
比较项目 WDS EDS
元素分析范围
元素分析方法
能量辨率 /eV
灵敏度
检测效率
定量分析精度
仪器特殊性
4Be～ 92U
分光晶体逐个元素分析
高（ 3／ 5～ 10）
低
低，随波长而变化
好
多个分光晶体
11Na～ 92U／ 4Be～ 92U
半导体检测器元素同时检测
低（ 160／ 135）
高
高，一定条件下是常数
差
探头液氮冷却
2010-5-16 HNU-ZLP 12
电子探针仪分析方法
? 定性分析
– 点分析
– 线分析
– 面分析
? 定量分析