场发射电子探针简介-山东大学公共技术服务平台

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场发射电子探针简介

一、日本电子探针JXA-8530F技术说明：

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日本电子致力于电子探针的研究有半个多世纪的历史,从第一代电子探针的面市,到现在日本电子推出的以最新技术的场发射 (FE) 电子枪为特色的JEOL场发射电子探针显微分析仪FE-EPMA，带来了微区表面定量分析的革命。

日本电子2007年最新推出的第一代场发射电子探针JXA-8500F，使电子探针的图像观察能力和分析能力发生质的飞跃。经过一段时间改进，第二代场发射探针JXA-8530F已经推上市场。JXA-8530F在继承了JXA-8500F的强力硬件―包括场发射电子枪、电子光学系统和分子泵真空系统的同时，图像的分辨率提高一倍，束斑尺寸最小减小一个数量级，空间分辨率，分析效率大幅提高。

JXA-8530F具有日本电子传统的电子探针优势。

(一)优秀的电子光学系统

日本电子在电子光学设计制造方面有着传统的优势，图像质量好，长时间使用，图像的分辨率衰减慢，大工作距离11mm时获得高质量图像是日本电子的强项。二次电子图像分辨率达到3nm。日本电子的背散射电子探头性能突出是市场上普遍的反映，将原子序数相近的元素，以不同的衬度在图像上体现出来，表征这一性能的指标既是“背散射电子探测器的灵敏度”，日本电子采用高灵敏度、环型半导体背散射探测器，可将成分极为相近的两个相的衬度反映出来，其意义是显尔易见的。

扫描图像的调整自动化程度高，操作简便日本电子采用专利技术——“预对电子源”，更换电子源后，无须机械调整，即可获得图像（电子束），而且灯丝寿命长；操作方便，自动聚焦、自动消象散、自动衬度和自动亮度等功能的引入，使操作者很容易的获得高质量图像。

束流范围大、稳定而且大小容易改变，这是定量分析的基础，JXA-8530F束流范围为5X10-7 -10-12A /束流稳定度为±0.3%/h

(二)波谱系统

JXA-8530F采用两种尺度的罗兰圆谱仪（100mm和140mm）进行分光，兼顾分辨率和灵敏度，提高了它的检测灵敏度。大罗兰圆谱仪波长分辨率高这是它的强项，而小罗兰园谱仪则追求了高计数率，JXA-8530F通常采用两种罗兰圆谱仪的搭配，扬长避短，从而实现对样品的精确分析。

在晶体交换的灵活性和避免误差方面，日本电子的电子探针，其分光晶体可在谱仪的任何位置处进行晶体交换，这一关键技术可以大大避免样品分析时晶体位置改变带来的误差。通过分析软件来控制“法拉第杯”的“进”、“出”，避免电子束对样品的不必要辐照，其结果是分析速度快、污染小和分析结果可靠，适合各种样品的分析。

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(三)光学显微镜系统

光学显微镜的焦深越小越好，JXA-8530F焦深：±1μm；另外，日本电子的探针可在计算机的显示器上同时显示二次电子像、背散射电子像（分为成分像和拓扑像两种）和光学显微像，共计四种像（数字化像），便于分析比较。

(四)样品台系统

需要关注的指标是：样品台驱动和定位方式、样品台可载物的大小、样品台的移动范围、样品台的移动速度、样品台的回复精度以及样品交换所需的时间。

样品台载物大小：100×100×50mm，分析区域大： 90×90mm

样品台的移动范围大：X=90mm; Y=90mm; Z=7.5mm;

样品台的移动速度快：15mm/s。

样品台最小移动步长：0.02um。

样品台回复精度：±1um

样品交换采用气锁式交换,保证样品室的高真空,样品交换棒可以折叠安全可靠. (五)稳定清洁的真空系统

采用了无污染的分子泵系统，真正意义上做到了避免样品的污染,造成精确分析的准确度,如果还是扩散泵的设计,势必造成油蒸汽对样品的污染,定量分析的准确度会受到怀疑.

缩短了样品交换所需的时间，只需1.5分；日本电子探针从开机到正常工作，抽气时间仅为25分钟。

(六)WD/ED组合系统

日本电子的探针与日本电子的能谱仪结合，可以在一个操作界面实现对样品的分析，WDS 的分析受到通道限制，一般只能对几个元素分析，而EDS是多元素的同时分析，结合两者，可以在同一界面下得到所有元素的分析结果又可根据自己的需求得到某几种元素的精确分析结果。

(七)仪器的扩展性

JXA-8530F可以搭载阴极发光系统/EBSD 系统及新开发的软X射线谱仪等多种附件，材料的分析有着重要的意义。

(八)用户分布及售后服务

日本电子在用户数量和用户分步等方面都有一定的优势，国内有影响的材料科学方面用户均用日本电子的场发射电子探针；另外，日本电子是国内市场唯一一家有专职电子探针工程师的厂家，维修和技术支持是日本电子的强项。目前在国内已有9名用户选择了日本电子

(日本电子株式会社北京事务所) Fax: 86-10-68046324 的场发射电子探针JXA-8530F;

二、JXA-8530F主要技术规格

1. 电子光学系统

1.1. 二次电子分辨率：3nm（工作距离11mm，30kV）

1.2. 电子枪：热场发射电子枪

1.3. 电子枪对中：二级偏转电磁式，可显示灯丝像

1.4. 加速电压：1 ~ 30kV(步长为0.1kV)

1.5. 束流范围：5×10-7 ~ 10-12A

1.6. 束流稳定度：±0.3%/h

1.7. 放大倍数：×40 ~ ×300,000

1.8. 空间分辨率：0.1 μm (10 kV, 1×10-8 A)

1.9. 物镜：超级小物镜（水冷）

1.10. 物镜光阑：4级可变光栏, 用户可自己更换

1.11. 束流探测器：气动式法拉第杯（标准配置）

1.1

2. 自动聚焦：标准配置

1.13. 自动消像散：标准配置

1.14. 自动衬度/自动亮度：标准配置

1.15. 大焦深模式：标准配置

2. 波谱系统

2.1. 元素探测范围：

5B ~

92

U（标准）

2.2. 谱仪2θ角范围：XCE型谱仪：25°~ 136°, H型谱仪：36°~ 118.5°

2.3. X射线出射角：40°

2.4. 罗兰圆半径：140mm（XCE型谱仪）,100mm（H型谱仪）

2.5. 谱仪控制：异步控制+同步控制

2.6. 分光晶体的交换：自动交换；晶体可在谱仪扫描区间任何位置交换，交换后无需调整