x射線光電子能譜儀(Energy Dispersive Spectroscopy)簡(jiǎn)稱能譜,用于樣品微區(qū)元素的成分和含量分析,常與掃描電鏡(SEM)或者透射電鏡(TEM)搭配使用。經(jīng)常使用掃描電鏡可以知道,我們只要在樣品表面選擇感興趣的區(qū)域,點(diǎn)擊開始便可以獲得樣品表面元素成分及含量信息,非常的簡(jiǎn)單快捷。
x射線光電子能譜儀的優(yōu)點(diǎn):
1、分析速度快
能譜儀可以同時(shí)接受和檢測(cè)所有不同能量的X射線光子信號(hào),故可在幾分鐘內(nèi)分析和確定樣品中含有的所有元素,帶鈹窗口的探測(cè)器可探測(cè)的元素范圍為11Na~92U,20世紀(jì)80年代推向市場(chǎng)的新型窗口材料可使能譜儀能夠分析Be以上的輕元素,探測(cè)元素的范圍為4Be~92U。
2、靈敏度高
X射線收集立體角大。由于能譜儀中Si(Li)探頭可以放在離發(fā)射源很近的地方(10㎝左右),無(wú)需經(jīng)過(guò)晶體衍射,信號(hào)強(qiáng)度幾乎沒(méi)有損失,所以靈敏度高(可達(dá)104cps/nA,入射電子束單位強(qiáng)度所產(chǎn)生的X射線計(jì)數(shù)率)。
此外,能譜儀可在低入射電子束流(10-11A)條件下工作,這有利于提高分析的空間分辨率。
3、譜線重復(fù)性好
由于能譜儀沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件,穩(wěn)定性好,且沒(méi)有聚焦要求,所以譜線峰值位置的重復(fù)性好且不存在失焦問(wèn)題,適合于比較粗糙表面的分析工作。
x射線光電子能譜儀原理:
從電子槍中發(fā)射出高能電子束撞擊樣品表面,與原子的內(nèi)層電子發(fā)生非彈性散射作用時(shí),使原子發(fā)生電離,從而使原子失去一個(gè)內(nèi)層電子而變成離子,并在該電子層對(duì)應(yīng)位置產(chǎn)生一個(gè)空穴,原子為了恢復(fù)到穩(wěn)定態(tài),較外層的電子就會(huì)填補(bǔ)到這個(gè)空穴,在填補(bǔ)過(guò)程中同時(shí)會(huì)產(chǎn)生具有特征能量的 X 射線(圖1),探測(cè)器接收到這些特征 X 射線后,經(jīng)過(guò)分析處理轉(zhuǎn)換終得到譜圖和分析數(shù)據(jù)輸出。
當(dāng)高能入射電子將原子的 K 層電子撞擊出來(lái)時(shí)同時(shí)會(huì)形成一個(gè)空穴,原子為了恢復(fù)到穩(wěn)定態(tài),較外層的電子便會(huì)填充到 K 層的空穴中。如果是 L 層的電子填充 K 層的空穴,在此過(guò)程中會(huì)發(fā)射出 Kα 的 X 射線;如果是 M 層的電子填充 K 層的空穴,在此過(guò)程中會(huì)發(fā)射出 Kβ 的 X 射線(圖2);當(dāng)入射電子將原子的 L 層電子撞擊出來(lái)后,原子為了恢復(fù)到穩(wěn)態(tài),這時(shí)位于 L 層以外的電子就會(huì)填補(bǔ)到 L 層上的空穴,若 M 層電子填補(bǔ)到 L 層,則會(huì)發(fā)射出 Lα 的 X 射線。