电子探针显微分析参考幻灯片
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2) 在样品上方放置分光晶体，当入射X波长、入射角、分 光晶体面间距d之间满足2dsin = 时，该波长将发生衍射， 若在其衍射方向安装探测器，便可记录下来。由此，可 将样品作用体积内不同波长的X射线分散并展示出来。
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上述平面分光晶体使谱仪的检测效率非常低，表现在： 固定波长下，特定方向入射才可衍射 ❖ 处处衍射条件不同 要解决的问题是： 分光晶体表面处处满足同样的衍射条件 ❖ 实现衍射束聚焦
第 6 章 电子探针显微分析
• 电子探针（Electron Probe Microanalysis-EPMA） 的主要功能就是进行微区成分分析。它是在电子光学和X 射线光谱学原理的基础上发展起来的一种高效率分析仪
• 器其。原理是：用细聚焦电子束入射样品表面，激发出样品元 素的特征X射线，分析特征X射线的波长（或能量）可知元 素种类；分析特征X射线的强度可知元素的含量。
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要使同一台仪器兼具形貌分析和成分分析功能，往往将扫 描电镜和电子探针组合在一起。 6.1.1 波长分散谱仪（波谱仪WDS） 1．工作原理
6
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1) 已知电子束入射样品表面产生的X射线是在样品表面下一 个um量级乃至纳米量级的作用体积发出的，若该体积内 含有各种元素，则可激发出各个相应元素的特征X线，沿 各向发出，成为点光源。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
解决的办法是： 把分光晶体作适当的弹性弯曲，并使X射线源、弯曲晶体 表面和检测器窗口位于同一个园周上，就可以达到把衍射束 聚焦的目的。该园称为聚焦园，半径为R。 此时，如果晶体的位置固定，整个分光晶体只收集一种波长 的X射线，从而使这种单色X射线的衍射强度大大提高。
10
X射线聚焦方式有两种： 1) Johann 型聚焦法：弯曲单晶的衍射晶面的曲率半径为2R。
• 其镜筒部分构造和SEM相同，检测部分使用X射线谱仪， 用来检测X射线的特征波长（波谱仪）和特征能量（能谱 仪），以此对微区进行化学成分分析。
1
JXA-8100/8200 Electron Probe Microanalyzer
2
Principal Specifications
Detectable element range Detectable wavelength range Number of WDS X-ray spectrometers Specimen size (maximum)
近似聚焦方式。
2) Johansson型聚焦法：衍射晶面表面的曲率半径为R，即 晶体表面磨制成和聚焦园相合。全聚焦法
显然，只要改 变晶体在聚焦园 的位置，即可改 变入射角θ，从 而可探测不同波 长的X线。
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实际中使用的谱仪布置形式有两种：
1) 直进式波谱仪：
X射线照射分光晶体的 方向固定，即出射角Ψ保 持不变，聚焦园园心O改 变，这可使X射线穿出样 品表面过程中所走的路线 相同也就是吸收条件相等
Disk
20GB
Color monitor Application software Operating system
21-inch
display
(For
host
computer)
17-inch display (For SEM)
EPMA operation, qualitative, expert qualitative, semi-quantitative, quantitative, calibration curve, line, area, automated continuous, cSoomlabriisna*3ti(oUnNmIXap*,4)initial setting, file search, utility
Backscatt ered electron image (BEI) Scanning image magnification
Topography and composition image × 40 to 300,000 (WD11mm)
Workstation (Sun Ultra 10 series *3)
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6.1 电子探针仪的结构与工作原理
结构如图所示，可以分为三大部分：镜筒、样品室、和 信号检测系统。
• 镜筒和样品室部分与SEM相同。
• 信号检测系统是X射线谱仪， 对微区进行化学成分分析：
波长分散谱仪或波谱仪 （WDS），用来测定特定波 长的谱仪；
能量分散谱仪或能谱仪
（EDS），用来测定X射线
特征能量的谱仪
Specimen stage drive speed Accelerating voltage Probe current range Probe current (Ip) stability Secondary electron image (SEI) resolution
5B to 92U (4Be to 92U *1) 0.087 to 9.3nm 1 to 5 selectable (full scanner type) 100mm × 100mm × 50mm (H) *2 90mm × 90mm *2 15mm/s *2 0.2 to 30kV (0.1kV steps) 10-12 to 10-5 A ±0.5 × 10-3/h, ±3 × 10-3/12h 6nm (WD11mm, 30kV)
Language
C
*1: When the optional X-ray dispersion elements for Be are used.
*2: When the High Speed Large Specimen Stage is used.
3
*3: Sun Ultra and Solaris are registered trademarks of Sun Microsystems, Inc.
*4: UNIX is the name of an operating system developed by AT & T.
6.1 电子探针仪的结构与工作原理 6.1.1 波长分散谱仪（波谱仪WDS） 6.1.2 能量分散谱仪（能谱仪EDS）
6.2 电子探针仪的分析方法及应用 6.2.1 定性分析 6.2.2 定量分析
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上述平面分光晶体使谱仪的检测效率非常低，表现在： 固定波长下，特定方向入射才可衍射 ❖ 处处衍射条件不同 要解决的问题是： 分光晶体表面处处满足同样的衍射条件 ❖ 实现衍射束聚焦
第 6 章 电子探针显微分析
• 电子探针（Electron Probe Microanalysis-EPMA） 的主要功能就是进行微区成分分析。它是在电子光学和X 射线光谱学原理的基础上发展起来的一种高效率分析仪
• 器其。原理是：用细聚焦电子束入射样品表面，激发出样品元 素的特征X射线，分析特征X射线的波长（或能量）可知元 素种类；分析特征X射线的强度可知元素的含量。
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要使同一台仪器兼具形貌分析和成分分析功能，往往将扫 描电镜和电子探针组合在一起。 6.1.1 波长分散谱仪（波谱仪WDS） 1．工作原理
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1) 已知电子束入射样品表面产生的X射线是在样品表面下一 个um量级乃至纳米量级的作用体积发出的，若该体积内 含有各种元素，则可激发出各个相应元素的特征X线，沿 各向发出，成为点光源。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
解决的办法是： 把分光晶体作适当的弹性弯曲，并使X射线源、弯曲晶体 表面和检测器窗口位于同一个园周上，就可以达到把衍射束 聚焦的目的。该园称为聚焦园，半径为R。 此时，如果晶体的位置固定，整个分光晶体只收集一种波长 的X射线，从而使这种单色X射线的衍射强度大大提高。
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X射线聚焦方式有两种： 1) Johann 型聚焦法：弯曲单晶的衍射晶面的曲率半径为2R。
• 其镜筒部分构造和SEM相同，检测部分使用X射线谱仪， 用来检测X射线的特征波长（波谱仪）和特征能量（能谱 仪），以此对微区进行化学成分分析。
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JXA-8100/8200 Electron Probe Microanalyzer
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Principal Specifications
Detectable element range Detectable wavelength range Number of WDS X-ray spectrometers Specimen size (maximum)
近似聚焦方式。
2) Johansson型聚焦法：衍射晶面表面的曲率半径为R，即 晶体表面磨制成和聚焦园相合。全聚焦法
显然，只要改 变晶体在聚焦园 的位置，即可改 变入射角θ，从 而可探测不同波 长的X线。
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实际中使用的谱仪布置形式有两种：
1) 直进式波谱仪：
X射线照射分光晶体的 方向固定，即出射角Ψ保 持不变，聚焦园园心O改 变，这可使X射线穿出样 品表面过程中所走的路线 相同也就是吸收条件相等
Disk
20GB
Color monitor Application software Operating system
21-inch
display
(For
host
computer)
17-inch display (For SEM)
EPMA operation, qualitative, expert qualitative, semi-quantitative, quantitative, calibration curve, line, area, automated continuous, cSoomlabriisna*3ti(oUnNmIXap*,4)initial setting, file search, utility
Backscatt ered electron image (BEI) Scanning image magnification
Topography and composition image × 40 to 300,000 (WD11mm)
Workstation (Sun Ultra 10 series *3)
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6.1 电子探针仪的结构与工作原理
结构如图所示，可以分为三大部分：镜筒、样品室、和 信号检测系统。
• 镜筒和样品室部分与SEM相同。
• 信号检测系统是X射线谱仪， 对微区进行化学成分分析：
波长分散谱仪或波谱仪 （WDS），用来测定特定波 长的谱仪；
能量分散谱仪或能谱仪
（EDS），用来测定X射线
特征能量的谱仪
Specimen stage drive speed Accelerating voltage Probe current range Probe current (Ip) stability Secondary electron image (SEI) resolution
5B to 92U (4Be to 92U *1) 0.087 to 9.3nm 1 to 5 selectable (full scanner type) 100mm × 100mm × 50mm (H) *2 90mm × 90mm *2 15mm/s *2 0.2 to 30kV (0.1kV steps) 10-12 to 10-5 A ±0.5 × 10-3/h, ±3 × 10-3/12h 6nm (WD11mm, 30kV)
Language
C
*1: When the optional X-ray dispersion elements for Be are used.
*2: When the High Speed Large Specimen Stage is used.
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*3: Sun Ultra and Solaris are registered trademarks of Sun Microsystems, Inc.
*4: UNIX is the name of an operating system developed by AT & T.
6.1 电子探针仪的结构与工作原理 6.1.1 波长分散谱仪（波谱仪WDS） 6.1.2 能量分散谱仪（能谱仪EDS）
6.2 电子探针仪的分析方法及应用 6.2.1 定性分析 6.2.2 定量分析