仪器分析_张新荣_电子探针显微分析方法.ppt

* Ti合金复合材料：Ti、TiB、TiC、Y2O3相 Ti * 钛合金复合材料：Ti、Y2O3、TiC、TiB Ti * * Analyzing crystal Electron Probe Rowland Circle Detector Specimen 晶体移动时?角的变化 * 如果从试样S表面照射点到晶体的距离为L，则L=2Rsinθ,再由Bragg公式2dsinθ=nλ则得：　L=(R/d)nλ 面间距d和 罗兰圆半径R 均为常数。n为特征X射线衍射级数，因此，晶体沿L直线运动时(检出角不变，L改变的同时旋转晶体),探测器也作相应的运动，就可以测出不同元素所产生的特征X射线波长λ,称这种谱仪为直进式波谱仪。 * Rowland Circle Detector Specimen Electron Probe Crystal L=2Rsinθ (Geometric relation) 2dsinθ=nλ(Bragg equation) L与?的关系 * 不同厂家Rowlend圆半径R不同（105mm；100mm；140mm）。R小X射线进入衍射晶体的立体角大，X射线衍射强度高，适合于快速定性分析及微量元素分析。R大波长分辨率高，但X射线计数率低，适合于元素的状态分析及元素重叠峰的分开。JEOL的EPMA同时配备两种R。 * 分光晶体及波长范围 不同波长的X射线要用不同面间距的晶体进行分光，常用晶体面间距、检测的波长范围如下： * * 分光晶体化学式 表中STE[Pb(C18H35O2)2]为硬脂酸铅，TAP(C8H5O4TI)为邻苯二甲酸氢铊，PET(C5H12O4)为异戊四醇，LiF为氟化锂晶体。LDE2称多层膜(Layered Dispersion Element)可以测定B-O，LDEB可测Be，但Be元素有毒，X射线产额低，一般很少用。现在INCA-Energy EDS、日本电子公司等EDS都可以测定Be元素。 * 定量分析的试样要求 在真空和电子束轰击下稳定 试样分析面平、垂直于入射电子束 试样尺寸大于X射线扩展范围 无磁性 有良好的导电和导热性能 均质、无污染 * 试样尺寸要求 试样应为块状或颗粒状，其最大尺寸要根据不同仪器的试样架大小而定。试样要均质，厚度通常应大于5μm。JXA－8２３0电子探针仪最大试样尺寸为Φ3０mm×１5mm。 * 试样尺寸要小 由于EPMA是微区分析，定点分析区域是几个立方微米,没有必要用大试样。 电子束扫描分析和图像观察区域与放大倍数有关，电子束扫描线度不会超过5mm。所以均匀试样可用小试样，在可能的条件，试样应尽量小，有代表性即可。特别对分析不导电试样时，小试样能改善导电性和导热性能。 另外，大试样放入试样室时还会有较多气体放出，不但影响试样室真空度，而且会使试样容易产生污染。 * 电子束扫描区域X可用下式表示：M＝100mm(CRT)/X，CRT指照像的荧光屏，一般为100mm，M为分析时的放大倍率，当M为20倍时，X＝5mm，如果要作元素的线扫描或面扫描分析，为了保证扫描区始终保持在聚焦园上，倍数一般要大于500倍，如果用1000倍，则X＝0.1mm。一般情况下，试样尺度（包括试样厚度）为几mm已足够。 * 有较好的电导和热导 金属材料一般都有较好的导电和导热性能，非金属材料的电导和热导都较差。后者在入射电子的轰击下将产生电荷积累，造成电子束不稳定、图像模糊、经常放电，使分析和图像观察无法进行。试样导热性差会造成电子束轰击点的温度显著升高，往往使试样中某些低熔点组份挥发而影响定量分析准确度。 * 电子束轰击试样时，只有0.5%左右的能量转变成X射线，其余能量大部份转换成热能，热能使试样轰击点温度升高， Castaing用如下公式表示温升△T(K): ΔT＝4.8×V0i/kd V。(kV)为加速电压，i(μA)为探针电流， d(μm)为电子束直径，k为材料热导率 (Wcm-1k-1) * 例如，对于典型金属(k=1时)， 当V0＝20kV，d＝1μm，i＝1μA时， △T＝96K。对于热导差的典型晶体， k=0.1，典型的有机化合物 k=0.002。对于热导差的材料，如K=0.01, V0=30kV， i=0.1μA，d=1μm时, 由上式得ΔT=1440K。 如果试样表面镀上10nm的铝膜，则 ΔT 减少到760K。 * 试样抛光 块状试样定量分析时，需用抛光好的光片或金相表面，粉体试样无法抛光，定量分析误差相对较大。有时在分析显微组织的成份时，需要对试样表面进行腐蚀，