天游线路检测中心 电子探针微量分析仪
什么是电子探针显微分析仪
从显微电子图像观察到元素分析和结构分析的全能表面分析装置
电子探针微量分析仪（以下简称EPMA）是一种通过用电子束照射材料表面并测量产生的特征X射线来分析材料由哪些元素组成的装置。
EPMA 是法国的 Castaing 博士于 1951 年在其论文中设计并宣布的一种设备。今天的EPMA是电光技术、X射线光谱测量技术、系统控制和数据处理技术的巅峰之作，作为一种通用表面分析装置在世界各地使用。它已发展成为一种观察、分析和图像分析设备，涵盖从亚微米范围的元素分析到大到10厘米见方的尺寸。
它广泛用于基础和应用研究以及质量控制，包括钢铁、矿物、半导体、陶瓷、纺织品、医疗和牙科材料、医学和生物学。
设备的工作原理
EPMA的结构是什么？
EPMA的结构剖面图如右图所示。
从电子枪发射的电子被恒定的加速电压加速，然后被电子透镜聚焦。当这些电子撞击样品时，样品就会产生 X 射线。通过用光谱元件分析这些 X 射线，可以研究样品的成分。这种光谱仪称为波长色散X射线光谱仪（WDS）。
我们测量什么样的信号？
当加速电子撞击样品时，除了X射线之外，还喷射出包含各种信息的粒子和电磁波。在 EPMA，每个探测器都会探测特征 X 射线、二次电子和背散射电子等信号，并利用它们来定位和分析样品。
光谱仪的 WDS 和 EDS 有什么区别？
除了WDS之外，还有一种使用能量色散X射线光谱仪(EDS)作为特征X射线光谱仪的方法。 WDS和EDS由于光谱方法的不同，具有不同的特性，如左图所示。
X射线的产生及其检测原理
特征X射线的产生机制是什么？
右侧的模型显示了特征 X 射线是如何产生的。
加速的电子取代了原子核周围的电子。处于较高能级的外壳电子落入所产生的真空中。此时，放射出与该能量差对应的波长的X射线。
某种元素的能级是由该元素决定的，因此通过检查发射的X射线的波长或能量，可以找出该物质是由哪种元素组成的。
什么是布拉格反射？
当X射线被分光元件反射（衍射）时，只有波长满足“布拉格定律nλ=2dsinθ”的X射线被反射。波长色散 X 射线光谱仪 (WDS) 利用此特性来测量 X 射线的波长。
什么是波长色散X射线光谱仪？
波长色散X射线光谱仪的构造使得样品表面、光谱晶体和X射线探测器位于称为罗兰圆的单个圆周上，以满足布拉格定律。由于不可能用一种类型的光谱晶体来分析所有元素，因此通常在一台设备中安装多个光谱元件。
EPMA 分析示例
什么是图像观察（二次电子图像和背散射电子图像）？
分析的第一步从查找分析位置开始。二次电子图像和背散射电子图像对于此目的很方便。特别是，背散射电子图像对于 EPMA 分析非常有用，因为它们使我们能够了解样品的粗略成分分布。在背散射电子成分图像中，具有大量信号的亮区域由原子序数高于暗区域的元素组成。
通过定性分析我们能了解多少？
此示例是陶瓷定性分析（存在哪些元素）的结果。我们可以通过检测到的X射线的波长来判断包含哪些元素。对于这种陶瓷，我们可以看到它含有 Al、Si、Fe、Zr 和 Sn。
什么是表面分析？
这显示了上述定性分析中检测到的 Sn 和 Si 的面积分析结果（元素分布在哪里？）。这种表面分析意味着颜色条上的红色越深，所分析元素的浓度越高。可以看出，Sn和Si的分布浓度存在明显差异。