能量分散譜儀(EDS).ppt

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1、能量分散譜儀EDS能譜儀?能譜儀全稱為能量分散譜儀(EDS)．?能譜儀的結(jié)構(gòu)及工作原理：?能譜儀是利用X光量子的能量不同來(lái)進(jìn)行元素分析的方法，對(duì)于某一種元素的X光量子從主量子數(shù)為n1的層上躍遷到主量子數(shù)為n2的層上時(shí)有特定的能量ΔE＝En1－En2。X光量子的數(shù)目是作為測(cè)量樣品中某元素的相對(duì)百分含量用，即不同的X光量子在多道分析器的不同道址出現(xiàn)，而脈沖數(shù)－脈沖高度曲線在熒光屏或打印機(jī)上顯示出來(lái)，這就是X光量子的能譜曲線。?所謂能譜儀實(shí)際上是一些電子儀器，主要單元是半導(dǎo)體探測(cè)器（一般稱探頭）和多道脈沖高度分析器，用以將X光量子按能量展譜。?探測(cè)器是能譜

2、儀中最關(guān)鍵的部件，它決定了該譜儀分析元素的范圍和精度。?目前大多使用的是鋰漂移硅Si（Li）探測(cè)器。?Si（Li）探測(cè)器可以看作是一個(gè)特殊的半導(dǎo)體二極管，把接收的X射線光子變成電脈沖信號(hào)。它有一個(gè)厚度約為3mm的中性區(qū)I，這樣X(jué)光量子在I區(qū)能夠全部被吸收，將能量轉(zhuǎn)化為電子－空穴對(duì)，在p－n結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的作用下放電產(chǎn)生電脈沖。這就是半導(dǎo)體的p－n結(jié)在未接收X射線時(shí)，在加1000V左右電壓情況下，在一定時(shí)間內(nèi)不漏電（無(wú)電流通過(guò)p－n結(jié)，不產(chǎn)生電脈沖）。盡管硅或鍺的純度非常高，但其中還有微量雜質(zhì)使其電阻降低，在外加電場(chǎng)作用下會(huì)漏電，為此在半導(dǎo)體的中性區(qū)I中滲入

3、離子半徑很小的鋰以抵消這些雜質(zhì)的導(dǎo)電。由于鋰在室溫下很容易擴(kuò)散，因此這種探測(cè)器不僅在液氮溫度下使用，并且要一直放置在液氮中保存，這往往給操作者帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)，特別是半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室。?目前最常用的是Si(Li)X射線能譜儀，其關(guān)鍵部件是Si(Li)檢測(cè)器，即鋰漂移硅固態(tài)檢測(cè)器，它實(shí)際上是一個(gè)以Li為施主雜質(zhì)的n-i-p型二極管。?以Si(Li)檢測(cè)器為探頭的能譜儀實(shí)際上是一整套復(fù)雜的電子學(xué)裝置。Si(Li)X射線能譜儀Si(Li)能譜儀的優(yōu)點(diǎn)：?(1)分析速度快能譜儀可以同時(shí)接受和檢測(cè)所有不同能量的X射線光子信號(hào)，故可在幾分鐘內(nèi)分析和確定樣品中含有的所有

4、元素，帶鈹窗口的探測(cè)器可探測(cè)的元素范圍為11Na~92U，20世紀(jì)80年代推向市場(chǎng)的新型窗口材料可使能譜儀能夠分析Be以上的輕元素，探測(cè)元素的范圍為4Be~92U。?(2)靈敏度高X射線收集立體角大。由于能譜儀中Si(Li)探頭可以放在離發(fā)射源很近的地方(10㎝左右)，無(wú)需經(jīng)過(guò)晶體衍射，信號(hào)強(qiáng)度幾乎沒(méi)有損失，所以靈敏度高(可達(dá)104cps/nA，入射電子束單位強(qiáng)度所產(chǎn)生的X射線計(jì)數(shù)率)。此外，能譜儀可在低入射電子束流(10-11A)條件下工作，這有利于提高分析的空間分辨率。?(3)譜線重復(fù)性好。由于能譜儀沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，穩(wěn)定性好，且沒(méi)有聚焦要求，所以譜

5、線峰值位置的重復(fù)性好且不存在失焦問(wèn)題，適合于比較粗糙表面的分析工作。能譜儀的缺點(diǎn)：?(1)能量分辨率低，峰背比低。由于能譜儀的探頭直接對(duì)著樣品，所以由背散射電子或X射線所激發(fā)產(chǎn)生的熒光X射線信號(hào)也被同時(shí)檢測(cè)到，從而使得Si(Li)檢測(cè)器檢測(cè)到的特征譜線在強(qiáng)度提高的同時(shí)，背底也相應(yīng)提高，譜線的重疊現(xiàn)象嚴(yán)重。故儀器分辨不同能量特征X射線的能力變差。能譜儀的能量分辨率(130eV)比波譜儀的能量分辨率(5eV)低。?(2)工作條件要求嚴(yán)格。Si(Li)探頭必須始終保持在液氦冷卻的低溫狀態(tài)，即使是在不工作時(shí)也不能中斷，否則晶體內(nèi)Li的濃度分布狀態(tài)就會(huì)因擴(kuò)散而

6、變化，導(dǎo)致探頭功能下降甚至完全被破壞。謝謝！