电子探针和微区分析仪

电子探针和微区分析仪

上世纪50 年代初，根据Castaing 提出的原理，在欧洲（包括前苏联）和美国首先制作了一种称为电子探针（electron probe）的仪器。它是将聚焦至直径约为0.1～1μm 的电子束轰击样品，然后利用晶体对样品所产生的特征X 射线的衍射，分析这些X 射线的波长，从而确定样品的化学成分。由于它是使用微小的电子束探测样品表面某一微小区域的化学成分，所以形象地称此类仪器为电子探针。在早期的电子探针中都用分析特征X 射线波长的方法确定样品的化学成分，这种方法称为波谱分析。
　　上世纪60 年代初扫描电子显微镜（scanning electron microscope）作为商品，大大方便T 对样品显微形貌的观察。同时也可利用在扫描电子显微镜的样品室内电子束与样品相互作用时产生的特征X 射线，通过波谱分析得到样品化学成分的数据。于是观察显微形貌和分析微区化学成分可在同一个系统中同时进行。亦即扫描电子显微镜（观察显微形貌）与电子探针（分析微区化学成分）这两类仪器开始融合。
　　上世纪70 年代随着Si ( Li）探测器的出现，产生了能谱分析，即通过分析电子探针或扫描电子显微镜中样品所产生的特征X 射线的能量，以便确定样品的化学成分。
　　无论波谱分析或者能谱分析，分析的信号均是来自样品的特征X 射线。X 射线是一种具有一定波长范围或者能量范围的电磁波，X 射线的波长和能量之间的关系为：

式中，λ为X 射线的波长，nm；E 为X 射线的能量，keV。
　　由此可见，狭义地说，电子探针是指50 年代开始出现的那类由电子束激发样品的特征X 射线，然后用波谱分析方法确定样品的微区化学成分的仪器。广义地说应把配备了波谱仪或能谱仪的扫描电子显微镜也归入电子探针的范围，因为它们也是利用经过聚焦的细小的电子束探测样品表面微区的化学成分。在实践上电子探针与扫描电子显微镜也已没有本质的差别。只是称为电子探针的仪器主要是为了进行微区分析，所以配备多道波谱仪；具有元素分析能力的扫描电子显微镜则以观察样品的显微形貌为主，往往只配备一道能谱仪，或再增配一道波谱仪。