表面成分分析方法

第二篇表面成分分析方法電子探針顯微分析方法1

X射線光電子能譜分析方法2X射線衍射分析方法3紅外/拉曼光譜分析技術(shù)4現(xiàn)在是1頁\一共有56頁\編輯于星期二常用表面（層）成分分析譜儀用途分析方法名稱簡稱主要用途電子探針譜儀EPMA分析表層成分；研究各種元素在表層的分布；X射線熒光光譜儀XRF分析表層成分；研究各種元素在表層的分布俄歇電子能譜AES分析表面成分；研究各種元素在表面的分布X射線光電子能譜XPS分析表面成分；研究表面吸附和表面電子結(jié)構(gòu)離子散射譜ISS分析表面成分；尤其適合研究表面偏析和吸附次級離子質(zhì)譜SIMS分析表面成分；可研究化合物組分及分子結(jié)構(gòu)紅外吸收譜IR分析表面成分；研究表面原子振動拉曼散射譜RAMAN分析表面成分；研究表面原子振動紫外光電子譜UPS分析表面成分；更適合于研究價電子狀態(tài)角分解光電子譜ARPES分析表面成分；研究表面吸附原子的電子結(jié)構(gòu)激光探針（光譜及質(zhì)譜）分析表層成分；具有深度分析功能；CompanyLogo現(xiàn)在是2頁\一共有56頁\編輯于星期二電子探針顯微分析的特點(diǎn)電子探針儀器構(gòu)造和工作原理電子探針分析方法原理電子探針的試樣要求電子探針主要分析技術(shù)第五章電子探針顯微分析CompanyLogo現(xiàn)在是3頁\一共有56頁\編輯于星期二電子探針X射線顯微分析（簡稱電子探針顯微分析）（ElectronProbeMicroanalysis，簡稱EPMA）是一種顯微分析和成分分析相結(jié)合的微區(qū)分析，它特別適用于分析試樣中微小區(qū)域的化學(xué)成分，因而是研究材料組織結(jié)構(gòu)和元素分布狀態(tài)的極為有用的分析方法。電子探針鏡筒部分的結(jié)構(gòu)大體上和掃描電子顯微鏡相同，只是在檢測器部分使用的是X射線譜儀，專門用來檢測X射線的特征波長或特征能量，以此來對微區(qū)的化學(xué)成分進(jìn)行分析。CompanyLogo現(xiàn)在是4頁\一共有56頁\編輯于星期二5-1電子探針顯微分析的特點(diǎn)

電子探針的應(yīng)用范圍越來越廣，特別是材料顯微結(jié)構(gòu)－工藝－性能關(guān)系的研究，電子探針起了重要作用。電子探針顯微分析有以下幾個特點(diǎn)：顯微結(jié)構(gòu)分析元素分析范圍廣定量分析準(zhǔn)確度高不損壞試樣、分析速度快微區(qū)離子遷移研究CompanyLogo現(xiàn)在是5頁\一共有56頁\編輯于星期二一.顯微結(jié)構(gòu)分析

電子探針是利用0.5－1μm的高能電子束激發(fā)所分析的試樣，通過電子與試樣的相互作用產(chǎn)生的特征X射線、二次電子、吸收電子、背散射電子及陰極熒光等信息來分析試樣的微區(qū)內(nèi)(μm范圍內(nèi))成份、形貌和化學(xué)結(jié)合狀態(tài)等特征。電子探針成分分析的空間分辨率（所能分析的最小區(qū)域）是幾個立方μm范圍，微區(qū)分析是它的一個重要特點(diǎn)之一,它能將微區(qū)化學(xué)成份與顯微結(jié)構(gòu)對應(yīng)起來，是一種顯微結(jié)構(gòu)的分析。而一般化學(xué)分析、X光熒光分析及光譜分析等，是分析試樣較大范圍內(nèi)的平均化學(xué)組成，也無法與顯微結(jié)構(gòu)相對應(yīng),不能對材料顯微結(jié)構(gòu)與材料性能關(guān)系進(jìn)行研究。CompanyLogo現(xiàn)在是6頁\一共有56頁\編輯于星期二二.元素分析范圍廣

電子探針?biāo)治龅脑胤秶话銖呐?B)—鈾(Ｕ)，因?yàn)殡娮犹结槼煞莘治鍪抢迷氐奶卣鱔射線，而氫和氦原子只有K層電子，不能產(chǎn)生特征X射線，所以無法進(jìn)行電子探針成分分析。鋰(Li)和鈹(Be)雖然能產(chǎn)生X射線，但產(chǎn)生的特征X射線波長太長，通常無法進(jìn)行檢測，少數(shù)電子探針用大面間距的皂化膜作為衍射晶體已經(jīng)可以檢測Be元素。CompanyLogo現(xiàn)在是7頁\一共有56頁\編輯于星期二三.定量分析準(zhǔn)確度高

電子探針是目前微區(qū)元素定量分析最準(zhǔn)確的儀器。電子探針的檢測極限(能檢測到的元素最低濃度)一般為（0.01－0.05）%，不同測量條件和不同元素有不同的檢測極限，但由于所分析的體積小，所以檢測的絕對感量極限值約為10-14g，主元素定量分析的相對誤差為(1—3)%，對原子序數(shù)大于11的元素，含量在10%以上時，其相對誤差通常小于2%。CompanyLogo現(xiàn)在是8頁\一共有56頁\編輯于星期二四.不損壞試樣、分析速度快現(xiàn)在電子探針均與計算機(jī)聯(lián)機(jī)，可連續(xù)自動進(jìn)行多種方法分析，并自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，對含10種元素以下的試樣定性、定量分析，新型電子探針在30min左右可以完成，如果用EDS進(jìn)行定性、定量分析，幾分鐘即可完成。對表面不平的大試樣進(jìn)行元素面分析時，還可以自動聚焦分析。電子探針分析過程中一般不損壞試樣，試樣分析后，可以完好保存或繼續(xù)進(jìn)行其它方面的分析測試，這對于文物、古陶瓷、古硬幣及犯罪證據(jù)等的稀有試樣分析尤為重要。CompanyLogo現(xiàn)在是9頁\一共有56頁\編輯于星期二五.微區(qū)離子遷移研究多年來，還用電子探針的入射電子束注入試樣來誘發(fā)離子遷移，研究了固體中微區(qū)離子遷移動力學(xué)、離子遷移機(jī)理、離子遷移種類、離子遷移的非均勻性及固體電解質(zhì)離子遷移損壞過程等，已經(jīng)取得了許多新的結(jié)果。CompanyLogo現(xiàn)在是10頁\一共有56頁\編輯于星期二5-2電子探針儀的構(gòu)造和工作原理電子探針儀的構(gòu)造和掃描電鏡相似CompanyLogo現(xiàn)在是11頁\一共有56頁\編輯于星期二一、電子探針的儀器構(gòu)造電子探針的主要組成部份為:1.電子光學(xué)系統(tǒng)2.X射線譜儀系統(tǒng)3.試樣室4.電子計算機(jī)5.掃描顯示系統(tǒng)6.真空系統(tǒng)等CompanyLogo現(xiàn)在是12頁\一共有56頁\編輯于星期二1.電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)包括電子槍、電磁透鏡、消像散器和掃描線圈等。其功能是產(chǎn)生一定能量的電子束、足夠大的電子束流、盡可能小的電子束直徑，產(chǎn)生一個穩(wěn)定的X射線激發(fā)源。

（a）電子槍電子槍是由陰極（燈絲）、柵極和陽極組成。它的主要作用是產(chǎn)生具有一定能量的細(xì)聚焦電子束(探針)。從加熱的鎢燈絲發(fā)射電子，由柵極聚焦和陽極加速后，形成一個10μm～100μm交叉點(diǎn)（Crossover)，再經(jīng)過二級會聚透鏡和物鏡的聚焦作用，在試樣表面形成一個小于1μm的電子探針。電子束直徑和束流隨電子槍的加速電壓而改變，加速電壓可變范圍一般為1～30kV。CompanyLogo現(xiàn)在是13頁\一共有56頁\編輯于星期二（b）電磁透鏡

電磁透鏡分會聚透鏡和物鏡，靠近電子槍的透鏡稱會聚透鏡，會聚透鏡一般分兩級，是把電子槍形成的10μm－100μm的交叉點(diǎn)縮小1－100倍后，進(jìn)入試樣上方的物鏡，物鏡可將電子束再縮小并聚焦到試樣上。為了擋掉大散射角的雜散電子，使入射到試樣的電子束直徑盡可能小，會聚透鏡和物鏡下方都有光闌。CompanyLogo現(xiàn)在是14頁\一共有56頁\編輯于星期二二、X射線譜儀常用的X射線譜儀有兩種：一種是利用特征X射線的波長不同來展譜，實(shí)現(xiàn)對不同波長X射線分別檢測的波長色散譜儀，簡稱波譜儀（WavelengthDispersiveSpectrometer，簡稱WDS）另一種是利用特征X射線能量不同來展譜的能量色散譜儀，簡稱能譜儀（EnergyDispersiveSpectrometer，簡稱EDS）。CompanyLogo現(xiàn)在是15頁\一共有56頁\編輯于星期二1、波譜儀（WDS）的結(jié)構(gòu)和工作原理X射線波譜儀的譜儀系統(tǒng)——也即X射線的分光和探測系統(tǒng)是由分光晶體、X射線探測器和相應(yīng)的機(jī)械傳動裝置構(gòu)成.CompanyLogo現(xiàn)在是16頁\一共有56頁\編輯于星期二分光和探測原理X射線的分光和探測原理:特征X射線就能看成具有固定波長的電磁波，不同元素就對應(yīng)不同的特征X射線波長，如果不同X射線入射到晶體上，就會產(chǎn)生衍射，根據(jù)Bragg公式：可以選用已知面間距d的合適晶體分光，只要測出不同特征射線所產(chǎn)生的衍射角2θ，就可以求出其波長λ，再根據(jù)公式就可以知道所分析的元素種類，特征X射線的強(qiáng)度是從波譜儀的探測器(正比計數(shù)管)測得。根據(jù)以上原理制成的譜儀稱為波長色散譜儀(WDS)。如果我們把分光晶體作適當(dāng)?shù)貜椥詮澢?，并使射線源、彎曲晶體表面和檢測器窗口位于同一個圓周上，這樣就可以達(dá)到把衍射束聚焦的目的。CompanyLogo現(xiàn)在是17頁\一共有56頁\編輯于星期二聚焦圓下圖是兩種X射線聚焦的方法。第一種方法稱為約翰(Johann)型聚焦法（圖a），虛線圓稱為羅蘭圓（Rowlandcircle）或聚焦圓，是一種近似的聚焦方式。另一種改進(jìn)的聚焦方式叫做約翰遜(Johansson)型聚焦法，也叫做完全聚焦法（圖b）。CompanyLogo現(xiàn)在是18頁\一共有56頁\編輯于星期二回轉(zhuǎn)式波譜儀和直進(jìn)式波譜儀在電子探針中，一般點(diǎn)光源S不動，改變晶體和探測器的位置，達(dá)到分析檢測的目的。根據(jù)晶體及探測器運(yùn)動方式，可將譜儀分為回轉(zhuǎn)式波譜儀和直進(jìn)式波譜儀等。CompanyLogo現(xiàn)在是19頁\一共有56頁\編輯于星期二回轉(zhuǎn)式波譜儀聚焦圓的中心O固定，分光晶體和檢測器在圓周上以1：2的角速度運(yùn)動來滿足布拉格衍射條件。這種譜儀結(jié)構(gòu)簡單，但由于分光晶體轉(zhuǎn)動而使X射線出射方向變化很大，在樣品表面不平度較大的情況下，由于X射線在樣品內(nèi)行進(jìn)的路線不同，往往會造成分析上的誤差。CompanyLogo現(xiàn)在是20頁\一共有56頁\編輯于星期二直進(jìn)式譜儀直進(jìn)式譜儀的特點(diǎn)是分光晶體從點(diǎn)光源S向外沿著一直線運(yùn)動，X射線出射角不變，晶體通過自轉(zhuǎn)改變角。聚焦圓的中心O在以S為中心，R為半徑的圓周上運(yùn)動。這種譜儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但X射線照射晶體的方向固定，使X射線穿出樣品表面過程中所走的路線相同，也就是吸收條件相同。CompanyLogo現(xiàn)在是21頁\一共有56頁\編輯于星期二分光晶體分光晶體是專門用來對X射線起色散（分光）作用的晶體，它應(yīng)具有良好的衍射性能、強(qiáng)的反射能力和好的分辨率。在X射線譜儀中使用的分光晶體還必須能彎曲成一定的弧度、在真空中不發(fā)生變化等。各種晶體能色散的X射線波長范圍，取決于衍射晶面間距d和布拉格角的可變范圍，對波長大于2d的X射線則不能進(jìn)行色散。CompanyLogo現(xiàn)在是22頁\一共有56頁\編輯于星期二分光晶體譜儀的角有一定變動范圍，如15°-65°；每一種晶體的衍射晶面是固定的，因此它只能色散一段波長范圍的X射線和適用于一定原子序數(shù)范圍的元素分析。目前，電子探針儀能分析的元素范圍是原子序數(shù)為4的鈹（Be）到原子序數(shù)為92的鈾（U）。其中小于氟（F）的元素稱為輕元素，它們的X射線波長范圍大約在18-113?。CompanyLogo現(xiàn)在是23頁\一共有56頁\編輯于星期二表列出了波譜儀常用分光晶體的基本參數(shù)和可檢測范圍。表中STE[Pb(C18H35O2)2]為硬脂酸鉛，TAP(C8H5O4TI)為鄰苯二甲酸氫鉈，PET(C5H12O4)為異戊四醇，LiF為氟化鋰晶體。CompanyLogo現(xiàn)在是24頁\一共有56頁\編輯于星期二X射線探測器作為X射線的探測器，要求有高的探測靈敏度，與波長的正比性好和響應(yīng)時間短。波譜儀使用的X射線探測器有流氣正比記數(shù)管、充氣正比記數(shù)管和閃爍計數(shù)管等。探測器每接受一個X光子輸出一個電脈沖信號。CompanyLogo現(xiàn)在是25頁\一共有56頁\編輯于星期二X射線記數(shù)和記錄系統(tǒng)X射線探測器（例如正比計數(shù)管）輸出的電脈沖信號經(jīng)前置放大器和主放大器放大后進(jìn)入脈沖高度分析器進(jìn)行脈沖高度甄別。由脈沖高度分析器輸出的標(biāo)準(zhǔn)形式的脈沖信號，需要轉(zhuǎn)換成X射線的強(qiáng)度并加以顯示，可用多種顯示方式。脈沖信號輸入計數(shù)器，提供在儀表上顯示計數(shù)率(cps)讀數(shù)，或供記錄繪出計數(shù)率隨波長變化（波譜）用的輸出電壓；此電壓還可用來調(diào)制顯像管，繪出電子束在試樣上作線掃描時的X射線強(qiáng)度（元素濃度）分布曲線。

CompanyLogo現(xiàn)在是26頁\一共有56頁\編輯于星期二2、能譜儀（EDS）的結(jié)構(gòu)和工作原理能譜儀的主要組成部分如圖所示，由探測器、前置放大器、脈沖信號處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、多道分析器、小型計算機(jī)及顯示記錄系統(tǒng)組成，它實(shí)際上是一套復(fù)雜的電子儀器。CompanyLogo現(xiàn)在是27頁\一共有56頁\編輯于星期二能譜儀的工作原理由試樣出射的具有各種能量的X光子相繼經(jīng)Be窗射入Si(Li)內(nèi)，在I區(qū)產(chǎn)生電子-空穴對。每產(chǎn)生一對電子-空穴對，要消耗掉X光子3.8eV的能量。因此每一個能量為E的入射光子產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)目N＝E/3.8。加在Si(Li)上的偏壓將電子-空穴對收集起來，每入射一個X光子，探測器輸出—個微小的電荷脈沖，其高度正比于入射的X光子能量E。CompanyLogo現(xiàn)在是28頁\一共有56頁\編輯于星期二能譜儀的工作原理電荷脈沖經(jīng)前置放大器，信號處理單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后以時鐘脈沖形式進(jìn)入多道分析器。多道分析器有一個由許多存儲單元（稱為通道）組成的存儲器。與X光子能量成正比的時鐘脈沖數(shù)按大小分別進(jìn)入不同存儲單元。每進(jìn)入一個時鐘脈沖數(shù)，存儲單元記一個光子數(shù)，因此通道地址和X光子能量成正比，而通道的計數(shù)為X光子數(shù)。最終得到以通道（能量）為橫坐標(biāo)、通道計數(shù)（強(qiáng)度）為縱坐標(biāo)的X射線能量色散譜，并顯示于顯像管熒光屏上。下圖為NaCl的掃描形貌像及其能量色散譜。CompanyLogo現(xiàn)在是29頁\一共有56頁\編輯于星期二

CompanyLogo現(xiàn)在是30頁\一共有56頁\編輯于星期二波譜儀和能譜儀的比較比較內(nèi)容WDSEDS分析方式用幾塊分光晶體順序進(jìn)行分析用Si(Li)EDS進(jìn)行多元素同時分析元素分析范圍4Be－92U4Be－92U定量分析速度慢快分辨率高（≈5eV）低（130eV）檢測極限10-2(%)10-1(%)定量分析準(zhǔn)確度高低X射線收集效率低高峰背比（WDS/EDS）101CompanyLogo現(xiàn)在是31頁\一共有56頁\編輯于星期二波譜儀和能譜儀的比較綜上所述，波譜儀分析的元素范圍廣、探測極限小、分辨率高，適用于精確的定量分析。其缺點(diǎn)是要求試樣表面平整光滑，分析速度較慢，需要用較大的束流，從而容易引起樣品和鏡筒的污染。能譜儀雖然在分析元素范圍、探測極限、分辨率、譜峰重疊嚴(yán)重，定量分析結(jié)果一般不如波譜等方面不如波譜儀，但其分析速度快（元素分析時能譜是同時測量所有元素），可用較小的束流和微細(xì)的電子束，對試樣表面要求不如波譜儀那樣嚴(yán)格，因此特別適合于與掃描電子顯微鏡配合使用。目前掃描電鏡與電子探針儀可同時配用能譜儀和波譜儀，構(gòu)成掃描電鏡-波譜儀-能譜儀系統(tǒng)，使兩種譜儀優(yōu)勢互補(bǔ)，是非常有效的材料研究工具。CompanyLogo現(xiàn)在是32頁\一共有56頁\編輯于星期二CompanyLogo現(xiàn)在是33頁\一共有56頁\編輯于星期二三、試樣室用于安裝、交換和移動試樣。試樣可以沿X、Y、Z軸方向移動，有的試樣臺可以傾斜、旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)在試樣臺已用光編碼定位，準(zhǔn)確度優(yōu)于1μm，對表面不平的大試樣進(jìn)行元素面分析時，Z軸方向可以自動聚焦。試樣室可以安裝各種探測器，例如二次電子探測器、背散射電子探測器、波譜、能譜、及光學(xué)顯微鏡等。光學(xué)顯微鏡用于觀察試樣(包括熒光觀察)，以確定分析部位，利用電子束照射后能發(fā)出熒光的試樣（如Zr02），能觀察入射到試樣上的電子束直徑大小。CompanyLogo現(xiàn)在是34頁\一共有56頁\編輯于星期二四、電子計算機(jī)及掃描顯示系統(tǒng)

掃描顯示系統(tǒng)是將電子束在試樣表面和觀察圖像的熒光屏（CRT）進(jìn)行同步光柵掃描，把電子束與試樣相互作用產(chǎn)生的二次電子、背散射電子及X射線等信號，經(jīng)過探測器及信號處理系統(tǒng)后，送到CRT顯示圖像或照相紀(jì)錄圖像。以前采集圖像一般為模擬圖像，現(xiàn)在都是數(shù)字圖像，數(shù)字圖像可以進(jìn)行圖像處理和圖像分析。CompanyLogo現(xiàn)在是35頁\一共有56頁\編輯于星期二五、真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)是保證電子槍和試樣室有較高的真空度，高真空度能減少電子的能量損失和提高燈絲壽命，并減少了電子光路的污染。真空度一般為0.01－0.001Pa，通常用機(jī)械泵－油擴(kuò)散泵抽真空。油擴(kuò)散泵的殘余油蒸汽在電子束的轟擊下，會分解成碳的沉積物，影響超輕元素的定量分析結(jié)果，特別是對碳的分析影響嚴(yán)重。用液氮冷阱冷卻試樣附近的冷指，或采用無油的渦輪分子泵抽真空，可以減少試樣碳污染。CompanyLogo現(xiàn)在是36頁\一共有56頁\編輯于星期二5-3電子探針分析的基本原理1、利用能量足夠高的一束細(xì)聚焦電子束轟擊樣品表面；2、在一個有限的深度和側(cè)向擴(kuò)展的微區(qū)體積內(nèi)，激發(fā)產(chǎn)生特征X射線訊號；3、X射線訊號的波長（或能量）和強(qiáng)度是表征該微區(qū)內(nèi)所含元素及濃度的重要信息。發(fā)生躍遷的條件：Eo＞Ec（Eo為入射電子能量，Ec為某元素原子的內(nèi)層電子臨界電離激發(fā)能)CompanyLogo現(xiàn)在是37頁\一共有56頁\編輯于星期二元素符號ZKα1Eλ

λE222324252627282930313233343536373839TiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrY2.7492.5042.2902.1021.9361.7891.6581.5411.4351.3401.2541.1771.1061.041------------

4.5114.9525.4155.899

6.4046.9307.4788.0488.6399.2529.88610.5311.2111.91------------

27.4224.2521.6419.4517.5915.9714.5613.3412.2511.2910.449.6718.998.3757.8177.3186.8636.4490.4520.5110.5730.6370.7050.7760.8520.9301.0121.0981.1881.2821.3791.4801.5861.6941.8071.923Lα1特征X射線的波長和能量表CompanyLogo現(xiàn)在是38頁\一共有56頁\編輯于星期二定性分析的基礎(chǔ)是Moseley關(guān)系式:式中ν為元素的特征X射線頻率，Z為原子序數(shù)，K與σ均為常數(shù)，C為光速。當(dāng)σ≈1時，λ與Z的關(guān)系式可寫成:

由式可知，組成試樣的元素(對應(yīng)的原子序數(shù)Z)與它產(chǎn)生的特征X射線波長(λ)有單值關(guān)系，即每一種元素都有一個特定波長的特征X射線與之相對應(yīng)，它不隨入射電子的能量而變化。如果用X射線波譜儀測量電子激發(fā)試樣所產(chǎn)生的特征X射線波長的種類，即可確定試樣中所存在元素的種類，這就是定性分析的基本原理。一、定性分析的基本原理CompanyLogo現(xiàn)在是39頁\一共有56頁\編輯于星期二能譜定性分析主要是根據(jù)不同元素之間的特征X射線能量不同，即E＝hν，h為普朗克常數(shù)，ν為特征X射頻率，通過EDS檢測試樣中不同能量的特征X射線，即可進(jìn)行元素的定性分析，EDS定性速度快，但由于它分辨率低，不同元素的特征X射線譜峰往往相互重疊，必須正確判斷才能獲得正確的結(jié)果，分析過程中如果譜峰相互重疊嚴(yán)重，可以用WDS和EDS聯(lián)合分析，這樣往往可以得到滿意的結(jié)果。CompanyLogo現(xiàn)在是40頁\一共有56頁\編輯于星期二二、定量分析的基本原理試樣中A元素的相對含量CA與該元素產(chǎn)生的特征X射線的強(qiáng)度IA(X射線計數(shù))成正比:CA∝IA，如果在相同的電子探針分析條件下，同時測量試樣和已知成份的標(biāo)樣中A元素的同名X射線(如Kα線)強(qiáng)度，經(jīng)過修正計算，就可以得出試樣中A元素的相對百分含量CA:

式中CA為某A元素的百分含量，K為常數(shù)，根據(jù)不同的修正方法K可用不同的表達(dá)式表示，IA

和I(A)分別為試樣中和標(biāo)樣中A元素的特征X射線強(qiáng)度，同樣方法可求出試樣中其它元素的百分含量。CompanyLogo現(xiàn)在是41頁\一共有56頁\編輯于星期二5-4電子探針的試樣要求1、試樣尺寸所分析的試樣應(yīng)為塊狀或顆粒狀，其最大尺寸要根據(jù)不同儀器的試樣架大小而定。定量分析的試樣要均質(zhì)，厚度通常應(yīng)大于5μm。例如對JCXA-733電子探針儀，最大試樣尺寸為Φ32mm×25mm。EPMA-8705電子探儀所允許的最大試樣尺寸為102mm×20mm。由于電子探針是微區(qū)分析，定點(diǎn)分析區(qū)域是幾個立方微米，電子束掃描分析和圖像觀察區(qū)域與放大倍數(shù)有關(guān)，但最大也不會超過5mm。所以均勻試樣沒有必要做得很大，有代表性即可。如果試樣均勻，在可能的條件下，試樣應(yīng)盡量小，特別對分析不導(dǎo)電試樣時，小試樣能改善導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能。CompanyLogo現(xiàn)在是42頁\一共有56頁\編輯于星期二2、具有較好的電導(dǎo)和熱導(dǎo)性能金屬材料一般都有較好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，而硅酸鹽材料和其它非金屬材料一般電導(dǎo)和熱導(dǎo)都較差。后者在入射電子的轟擊下將產(chǎn)生電荷積累，造成電子束不穩(wěn)定，圖像模糊，并經(jīng)常放電使分析和圖像觀察無法進(jìn)行。試樣導(dǎo)熱性差還會造成電子束轟擊點(diǎn)的溫度顯著升高，往往使試樣中某些低熔點(diǎn)組份揮發(fā)而影響定量分析準(zhǔn)確度度。因此,對于硅酸鹽等非金屬材料必須在表面均勻噴鍍一層20nm左右的碳膜、鋁膜或金膜等來增加試樣表面的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。CompanyLogo現(xiàn)在是43頁\一共有56頁\編輯于星期二3、試樣表面光滑平整試樣表面必須拋光，在100倍反光顯微鏡下觀察時，能比較容易地找到50μm×50μm無凹坑或擦痕的分析區(qū)域。因?yàn)閄射線是以一定的角度從試樣表面射出，如果試樣表面凸凹不平，就可能使出射X射線受到不規(guī)則的吸收，降低X射線測量強(qiáng)度，下圖表明試樣表面臺階引起的附加吸收。CompanyLogo現(xiàn)在是44頁\一共有56頁\編輯于星期二試樣表面臺階引起的附加吸收CompanyLogo現(xiàn)在是45頁\一共有56頁\編輯于星期二4、試樣制備方法

粉體可以直接撒在試樣座的雙面碳導(dǎo)電膠上，用表面平的物體，例如玻璃板壓緊，然后用洗耳球吹去粘結(jié)不牢固的顆粒。當(dāng)顆粒比較大時，例如大于5μm，可以尋找表面盡量平的大顆粒分析。也可以將粗顆粒粉體用環(huán)氧樹脂等鑲嵌材料混合后，進(jìn)行粗磨、細(xì)磨及拋光方法制備。CompanyLogo現(xiàn)在是46頁\一共有56頁\編輯于星期二對于小于5μm小顆粒，嚴(yán)格講不符合定量分析條件，但實(shí)際工作中有時可以采取一些措施得到較好的分析結(jié)果。對粉體量少只能用電子探針分析時，要選擇粉料堆積較厚的區(qū)域，以免激發(fā)出試樣座成分。為了獲得較大區(qū)域的平均結(jié)果，往往用掃描的方法對一個較大區(qū)域進(jìn)行分析。要得到較好的定量分析結(jié)果，最好將粉體用壓片機(jī)壓制成塊狀，此時標(biāo)樣也應(yīng)用粉體壓制。對細(xì)顆粒的粉體分析時，特別是對團(tuán)聚體粉體形貌觀察時，需將粉體用酒精或水在超聲波機(jī)內(nèi)分散，再用滴管把均勻混合的粉體滴在試樣座上，待液體烘干或自然干燥后，粉體靠表面吸附力即可粘附在試樣座上。CompanyLogo現(xiàn)在是47頁\一共有56頁\編輯于星期二塊狀試樣，特別是測定薄膜厚度、離子遷移深度、背散射電子觀察相分布等試樣，可以用環(huán)氧樹脂等鑲嵌后，進(jìn)行研磨和拋光。較大的塊狀試樣也可以直接研磨和拋光，但容易產(chǎn)生倒角，會影響薄膜厚度及離子遷移深度的測定，對尺寸小的試樣只能鑲嵌后加工。對多孔或較疏松的試樣，例如有些燒結(jié)材料、腐蝕產(chǎn)物等，需采用真空鑲嵌方法。將試樣用環(huán)氧樹脂膠浸泡，放入低真空容器內(nèi)抽氣，然后在60°C恒溫烘箱內(nèi)烘烤4h，即可獲得堅固的塊狀試樣。這可以避免研磨和拋光過程中脫落，同時可以避免拋光物進(jìn)入試樣孔內(nèi)引起污染。CompanyLogo現(xiàn)在是48頁\一共有56頁\編輯于星期二對不導(dǎo)電的試樣，例如陶瓷、玻璃、有機(jī)物等，在電子探針的圖像觀察、成分分析時，會產(chǎn)生放電、電子束漂移、表面熱損傷等現(xiàn)象。使分析點(diǎn)無法定位、圖像無法法聚焦。大電子束流時，例如10－6A，有些試樣電子束轟擊點(diǎn)會產(chǎn)生起泡、熔融。為了使試樣表面具有導(dǎo)電性，必須在試樣表面蒸鍍一層金或者碳等導(dǎo)電膜，鍍膜后應(yīng)馬上分析，避免表面污染和導(dǎo)電膜脫落。CompanyLogo現(xiàn)在是49頁\一共有56頁\編輯于星期二

一般形貌觀察時，蒸鍍小于10nm厚的金導(dǎo)電膜。金導(dǎo)電膜具有導(dǎo)電性好、二次電子發(fā)射率高、在空氣中不氧化、熔點(diǎn)低，膜厚易控制等優(yōu)點(diǎn)，可以拍攝到質(zhì)量好的照片。

成分定性、定量分析，必須蒸鍍碳導(dǎo)電膜。碳為超輕元素，對所分析元素的X