1.6X射线光谱分析.ppt

* EDS 特点 分析速度快 分辨率较低： 150eV 峰背比小 谱峰宽、易重叠，背底扣除困难，数据处理复杂 分析元素范围：11Na－92U 对样品污染作用小 适于粗糙表面成分分析 不受聚焦圆的限制，样品的位置可起伏2－3mm 工作条件： 探测器须在液氮温度下使用，维护费用高。 * 能谱仪和波谱仪的比较 * * 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 固态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 * 荧光X射线定性分析 注意的问题 要确认某种元素的存在，至少要找到两条谱线，避免干扰线的影响出错 要区分衍射峰是来自样品还是X射线管特征辐射的散射引起 样品中两元素的原子序数很接近时，要注意波谱仪/能谱仪的分辨率是否足够区分它们。 * 荧光X射线定量分析 数学计算法 依据：样品内元素发出的荧光X射线的强度与该元素在样品内的原子分数成正比，即 Ii＝kiWi 系数ki的计算较复杂，与原子的激发几率、荧光产额、基体系数效应、增强效应等有关 外标法 内标法 * 荧光X射线定量分析－外标法 以样品中待测元素的某谱线强度，与标样中已知含量的这一元素的同一谱线强度比较来测定 具体方法 准备一套成份已知的标样，测量该套标样中元素A在不同含量下的荧光X射线的强度与纯A元素的X射线的强度，作相对强度与元素含量之间的关系曲线，即校正曲线 测出待测样品中同一元素的荧光X射线的相对强度 从校正曲线上找出待测元素的百分含量 实际应用中，若能估算待测元素的大致含量范围，可缩小校正曲线上的测试范围 * 荧光X射线定量分析－内标法 在未知样品中混入一定数量的已知元素j，作为参考标准；测出待测元素i和内标元素j相应的荧光线强度Ii、Ij。若它们在混合样品中的质量百分数为Wi、Wj，则 Wi/Wj=Ii/Ij 应用内标法时应注意的问题 只适用于含量较低元素的测量。原因：内标元素的加入量不能太大 内标元素的吸收系数应该接近待测元素 内标元素的荧光辐射不能强烈激发待测元素，也不能强烈吸收待测元素的荧光辐射。 一般，待测元素的原子序数为Z，内标元素的原子序数则为Z+1 * 电子探针X射线显微分析仪 * 电子探针分析EPMAElectron Probe MicroAnalysis 电子探针X射线显微分析仪，简称电子探针 EPMA是一种微区化学成份分析方法 以聚焦的电子束轰击样品某微区时 ，产生初级X射线，形成光谱图（在连续谱的背景上叠加线谱）。 线谱的波长与相对强度与激发区的元素及其含量有关 * EPMA仪器结构 电子光学系统：电子枪、电磁聚光镜、样品室等 光学显微系统：光学显微镜。为了便于选择和确定样品表面的分析微区 真空系统：10-2Pa的真空度 电源系统 * EPMA波谱仪样品制备 定性或半定量分析，可直接采用金相样品 定量分析，表面必须抛光以保证平整、光滑。 光学观察进行侵蚀的样品，应控制侵蚀程度。 样品表面清洁，防止污染。（机械抛光、化学试剂、表面氧化膜和碳化产物、残存的污染） * 电子探针的空间分辨率 不小于电子束斑的直径（原因：电子束入射样品后发生散射，路径曲折；X射线强的穿透能力。 微米数量级 采用低的入射电子束能量可减少X射线的激发体积，提高分辨率（但加速电压必须大于被激发元素的电离能，对于Z=11~30的元素，K层电子的临界电离能在1~10KeV，常选择E0=10~25KeV对于Z大于35的元素，一般都利用临界电离能不太高的L系或M系谱线进行分析） 选用高的束流，保证信号的峰背比 * 工作方式 微区成分分析 线扫描 面扫描 * * Element Wt% At% CK 00.24 00.58 OK 17.63 32.14 AlK 06.64 07.17 SiK 18.16 18.86 ClK 04.88 04.01 KK 02.96 02.20 CaK 44.69 32.52 FeK 04.80 02.51 * 线扫描分析 聚焦电子束在试样沿一直线慢扫描，同时检测某一指定特征x射线的瞬时I，得到特征x射线I沿试样扫描线的分布。（元素的浓度分布） 直接在SE像、BE像上叠加，显示扫描轨迹和x射线I分布曲线，直观反映元素浓度分布与组织结构之间的关系。 对于测定元素在材料相界和晶界上的富集与贫化是十分有效的。 垂直于扩散界面的方向上进行线扫描，可以很快显示浓度与扩散距离的关系曲线，若以微米级逐点分析，可相当精确测定扩散系数和激活能。 * A B 线扫描分析