電子探針(EPMA)和掃描電子顯微鏡(SEM)是用來對(duì)固體樣品進(jìn)行表面微區(qū)形貌觀察和成分分析的儀器,是研究地球與行星科學(xué)最基礎(chǔ)、使用最廣泛的原位微束分析技術(shù),廣泛應(yīng)用于礦物學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、比較行星學(xué)、材料學(xué)、環(huán)境科學(xué)等生產(chǎn)、研究領(lǐng)域。
電子探針和掃描電鏡是利用聚焦電子束與固體樣品表面微區(qū)(微米至亞微米尺度)相互作用,產(chǎn)生二次電子、背散射電子、陰極熒光、特征X射線、連續(xù)X射線等信息,進(jìn)行樣品表面形貌觀察和成分分析,從而了解樣品表面形貌、礦物成分、礦物結(jié)構(gòu)、礦物相關(guān)系等。電子探針和掃描電鏡的功能有重合。其中電子探針側(cè)重樣品成分定量分析,主要通過能譜儀(EDS)或波譜儀(WDS)分析與樣品表面組成元素有關(guān)的特征X射線波長(zhǎng)及其強(qiáng)度,與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)比,確定樣品的元素組成及含量,其中掃描電鏡功能主要協(xié)助成分信息與樣品表面形貌信息匹配。掃描電鏡側(cè)重樣品表面形貌觀察,增加能譜儀(EDS)或波譜儀(WDS)可以進(jìn)行一定的定性定量成分分析。
應(yīng)用領(lǐng)域
(1)二次電子圖像觀察(SEI)
(2)背散射圖像觀察(BSE)
(3)陰極發(fā)光圖像觀察(CL)
(4)常見造巖礦物(包括氧化物、硫化物、硅酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽等礦物)主量元素含量分析
(5)硅酸鹽玻璃主要元素含量分析
(6)揮發(fā)組分(如F、Cl等)含量分析
(7)稀土礦物成分分析
(8)造巖礦物中主要元素的面掃描分析,如橄欖石中Mg、Fe、Ni等元素
(9)特定礦物中重要微量元素面掃描分析,如橄欖石中P等。
(1)樣品制備簡(jiǎn)單
(2)無損
(3)原位微區(qū)分析,分析區(qū)域直徑可以小于1 μm
(4)分析元素范圍廣,可以測(cè)試Be – U之間的元素
(5)除了單點(diǎn)定量分析外,可以進(jìn)行定性或定量的線掃描和面掃描分析
(6)應(yīng)用范圍廣,可測(cè)試各類固態(tài)樣品
(7)分析快捷且成本較低。
GB/T 4930-2021 微束分析 電子探針顯微分析 標(biāo)準(zhǔn)樣品技術(shù)條件導(dǎo)則 |
GB/T 17360-2020 微束分析 鋼中低含量硅、錳的電子探針定量分析方法 GB/T 20726-2015 微束分析 電子探針顯微分析X射線能譜儀主要性能參數(shù)及核查方法 |
電子探針在表面材料分析中的應(yīng)用案例
1,表面形貌觀察
樣品:Au Particle,放大倍數(shù):100,000,電壓:30kV,分辨率:5nm
2,元素分析—點(diǎn)分析
電子探針分析鑄鐵樣品中的夾雜物的成分及含量
3,元素分析—線掃描分析
電子探針用于金屬基體上的Al2O3薄膜的研究
4,元素分析—面掃描分析
電子探針用于分析合金樣品中Si、Ti、Fe、W元素的含量分布
樣品要求:
1、樣品應(yīng)是固體、無毒性、無腐蝕性、無放射性、無磁性、導(dǎo)電性好;
2、低熔點(diǎn)材料、電子束照射下會(huì)分解或釋放出氣體的樣品不能檢測(cè);
3、樣品表面盡量磨得很平,表面干凈無污染。