第十五章电子探针十六章其他显微分析方法第1页，共68页，星期日，2025年，2月5日
第15章电子探针第2页，共68页，星期日，2025年，2月5日
电子探针显微分析简介电子探针的功能主要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，通过分析X射线的波长或特征能量即可知道样品中所含的元素的种类，通过分析对应X射线的强度，可知道样品中该元素含量的多少。由于结构和扫描电镜相似，常作为附件安装在扫描电镜或透射电镜筒上。第3页，共68页，星期日，2025年，2月5日
本章内容：1、电子探针的结构及工作原理2、电子探针仪的分析方法及应用3、电子探针显微分析的优势和特点第4页，共68页，星期日，2025年，2月5日
电子探针的结构图中EDS部分为能谱仪；WDS部分为波谱仪。电子探针的主要组成部份1.电子光学系统2.X射线谱仪系统3.试样室4.电子计算机5.扫描显示系统6.真空系统等第5页，共68页，星期日，2025年，2月5日
1.电子光学系统电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、消像散器和扫描线圈等。其功能是产生一定能量的电子束、足够大的电子束流、尽可能小的电子束直径，产生一个稳定的X射线激发源。第6页，共68页，星期日，2025年，2月5日
1.电子光学系统电子枪是由阴极（灯丝）、栅极和阳极组成。它的主要作用是产生具有一定能量的细聚焦电子束(探针)。从加热的钨灯丝发射电子，由栅极聚焦和阳极加速后，形成一个10μm～100μm交叉点（Crossover)，再经过二级会聚透镜和物镜的聚焦作用，在试样表面形成一个小于1μm的电子探针。电子束直径和束流随电子枪的加速电压而改变，加速电压可变范围一般为1kV～30kV。（a）电子枪（b）电磁透镜电磁透镜分会聚透镜和物镜，靠近电子枪的透镜称会聚透镜，会聚透镜一般分两级，是把电子枪形成的10μm－100μm的交叉点缩小1－100倍后，进入试样上方的物镜，物镜可将电子束再缩小并聚焦到试样上。为了挡掉大散射角的杂散电子，使入射到试样的电子束直径尽可能小，会聚透镜和物镜下方都有光阑。第7页，共68页，星期日，2025年，2月5日
2.X射线谱仪X射线谱仪的性能，直接影响到元素分析的灵敏度和分辨本领，它的作用是测量电子与试样相互作用产生的X射线波长和强度。X射线谱仪分为二类:1、波长分散谱仪(WDS)；2、能量分散谱仪(EDS)。第8页，共68页，星期日，2025年，2月5日
2.X射线谱仪电子探针X射线是由样品表面以下一个微米乃至一个纳米数量级的作用体积激发出来的，如果这个体积中含有多种元素，则可以激发出各个元素的特征波长X射线。若在样品上方放置一块适当的晶体（图中红色箭头所示）。（a）波长分散谱仪（b）能量分散谱仪第9页，共68页，星期日，2025年，2月5日
2.X射线谱仪若该晶体面间距为d，入射X射线波长、入射角和晶面距三者符合布拉格方程时，这个特征波长的X射线就会发生强烈的衍射。所以对于某一个特征波长的X射线来说只有从某些特定的入射方向进入晶体时才能得到较强的衍射束（a）波长分散谱仪（b）能量分散谱仪第10页，共68页，星期日，2025年，2月5日
2.X射线谱仪图中右方平面晶体称为分光晶体，它可以使样品作用体积内不同波长的X射线分散并展示出来。虽然平面单晶体可以把不同波长的X射线分光展开，但就收集单波长X射线的效率来看还是非常低的。（a）波长分散谱仪（b）能量分散谱仪第11页，共68页，星期日，2025年，2月5日
2.X射线谱仪如果我们把分光晶体适当的弹性弯曲，并使射线源、弯曲晶体表面和检测器窗口位于同一圆周上，这样就可以达到把衍射束聚的目的（如图所示）（a）波长分散谱仪（b）能量分散谱仪第12页，共68页，星期日，2025年，2月5日
2.X射线谱仪图中虚线的圆称为聚焦圆。图左侧为约翰型聚焦法示意图，是将分光晶体弹性弯曲，使其曲率半径为聚焦圆的两倍，可使对于A、B、C三点的入射角相同，缺点是不能在D点完聚焦。（a）波长分散谱仪（b）能量分散谱仪第13页，共68页，星期日，2025年，2月5日
2.X射线谱仪图右