能谱分析及样品制备

断面样品制备
1.直接掰断 2.用玻璃刀具划断 3.用液氮脆断 4.机械切割后，进行抛光处理 5.特殊需要时用离子束减薄仪抛光
经CP断面抛光机处理过的样品: Si-金属-陶瓷和 多层金属混合物
Si
Metal
Al2O3
Ag Au Ni NiP WO
应用实例
集成线路板
五：X射线检测
SEM进行成分分析是 测量聚焦电子束在样品中 所产生的X射线信号，将 特征X射线信号进行波长 或能量的色散，就可对元 素定性、定量分析。
§5-1波谱法及WDS
特征X射线波长与原子序数之间的关系用莫塞莱定律
表示：
λ=B/（Z-C）2
B和C为常数
只要测出元素特征X射线的波长，便可求出原子序数
不同能量的X光子进入硅锂探测器后，Si（Li）探测器将 产生电子空穴对，在低温条件下，产生一个电子空穴对将消
耗3.8ev的能量。E/ε=N
探测器输出的电荷脉冲高度正比于入射X光子的能量E。 电荷脉冲经前置放大器、多道分析仪处理分类，可得到横坐 标为电荷脉冲高度，纵坐标为电荷脉冲强度的能谱图。
能谱构造示意图
1）导电性能好 2）热稳定性好 3）二次电子和背散射电子产率高 不符合以上条件的样品可以经过适当的处理和制备来 满足观察和分析要求。
取样及前处理
1）样品尺寸：现在的扫描电镜一般对尺寸限制不大，取决于不同型号的 扫描电镜的仓室大小和样品台的大小。
2）样品形状：要求不高，主要是块状样品的底部和上端观察面要较为平 整，观察面要注意处理时保持原有形貌，尽量减少破坏。 对于有的样品要观察内部结构、测量膜厚、元素扩散等， 需要将样品断开，观察截面。
样品的安装
一：块状样品 1）导电样品：将样品用导电胶带粘在样品台上，粘牢即可 2）不导电样品： a)用导电胶带粘牢，在用导电胶带从样品表面跟样品台粘连， 形成导电通路。 b)用导电银浆粘牢，亦要从样品表面连到样品台形成导电通路。
二：粉料样品 1）干法：适用于微米级颗粒。先将样品台粘上导电胶带，然后将 样品用药匙取少许撒落在导电胶带上，再将样品台轻磕除去 多余的样品，最后用吸耳球吹拂。 2）湿法：适用于亚微米级和纳米级颗粒。将样品取少许用乙醇 或丙酮中，超声分散，然后用吸液管吸出，滴在剪好的铜片 或者硅片或者铜网上，待干燥即可。
生物样品的制备
生物样品含水，如果自然干燥观察，会对样品 表面形貌造成很大破坏，如收缩、变形、破裂等 等，不利于观察或者造成错误结论。
生物样品的制备一般要经过脱水、定形、干 燥、镀膜等步骤。常规做法是用丙酮脱水，空气 干燥法。一般用磷酸缓冲戊二醛固定液（0.1M， PH7.3）或者10%福尔马林进行固定。经过固定的 样品按照50%、70%、90%、95%、99.9%的丙酮脱水， 每次约十几分钟，最后自然干燥。如果有条件的 话可以用冷冻干燥或者临界点干燥。
3）样品清洁：样品表面经常会有沾污，如油污、高分子溶剂、碎屑等， 可用吸耳球吹拂，有的需要用超声清洗。 这里要注意的是有机物样品或者反应中加入表活剂的，因 为有机产物不可能100%的纯，肯定会有没反应完全的反应物、副产物、 剩余的表活剂等等，这些需要处理干净，处理后需要用乙醇或者丙酮 分散，一般不要用水分散，防止观察时样品成膜，无法观察到样品。 分散有无机粒子或者多相混合的高分子样品的观察，可经 过选择性的腐蚀处理后观察。陶瓷样品可以进行热腐蚀或者化学腐蚀 处理后观察
b.面扫描：X射线强度调制CRT亮度，与X射线显微镜相似。 Si元素在稻壳中的面分布图
3.定量分析 利用非破坏行X射线技术可以
在块状样品的~1μm3区域 内进行定量分析。分析样品时，可
使用标样法或无标样法， 并且要考虑使用ZAF法或Φ（ρz）
方法进行校正。
元素 重量百分比 原子百分比
Cu K 1.54 Se L 34.37 Bi M 64.09 总量 100.00
3.17 56.81 40.02 100.00
4.波长谱仪和能量谱仪的比较
六：样品的制备和应用简介
样品制备技术在扫描电子显微术中占有重要的地位， 它直接关系到电子显微图像的观察效果和对图像的正确解 释。
在保持材料的原始形状情况下，直接观察和研究样品 表面形貌及其他物理效应，是扫描电镜一个突出优点。但 是样品种类繁多、特性各异，为了满足电镜观察的需要， 样品应该具备以下条件：
木材
碳 纳 米 管 阵 列
现在有硅－硅探测器，可用电制冷，不需液氮制冷
能谱的分辨率检测
§X射线显微分析简介
微体积的成分分析
1.定性分析 a.能谱法：分析快捷方便，分析区域较小，灵敏度千分之几 b.波谱法：分析速度较慢，分析区域较大，灵敏度万分之几 2.X射线扫描 a.线扫描：电子束沿一条线进行 扫描，信号强度调制y方向的偏 移，反映该元素发射X射线的强 度变化，对应该元素的含量。
镀膜源自文库
对于不导电的样品还需要进行导电处理，一般是在样 品的表面蒸镀一层导电金属膜或者碳膜，金属膜可选用金、 铂、镉、钯、铂金合金等等。常规样品一般蒸镀金属膜， 对于要做背散射或者成分分析的样品则只能蒸 镀碳膜。
由于现在扫描电镜的分辨率提高，镀膜会造成一些假 象，需要注意蒸镀膜的厚度，蒸镀颗粒的大小，在保证导 电的情况下，蒸镀的膜越薄越好，颗粒越小约好。
WDS有多块晶体(具有不同的面间距，对应被测元素的波 长)。用流气正比计数管计数，将X射线光子转为电子数，可 知道强度。
WDS测试时束流较大，分辨率好（可到几个ev），但测 试时间较长。
波谱工作示意图
§5-2能谱法及EDS
测定X射线的能量和测定波长是等价的E=hc/λ,λ=hc/E EDS使用硅锂探测器、放大器、多道脉冲分析仪。
Z。波谱法测定特征X射线的理论依据是：
布拉格方程：nλ=2dsinθ
利用分光晶体对不同波长的X射线发生的衍射效应，
可以测定X射线的波长。
波谱有标准晶体（已知面间距），分光晶体在每一个θ 角就有一个特定波长的X射线被衍射，分光晶体作直线和转 动，有计算机控制运动，可精确知道运动的距离Ｌ，来测定
波长。 Ｌ=2Ｒsinθ