EDS/EDX能譜常見測試問題(一)
? ? ? ?對于一臺掃描電鏡顯微鏡來說,同時配置能譜的儀器部分已經(jīng)是標(biāo)配。它分析速度快,可以在線分析微區(qū)內(nèi)樣品組分,給出半定量或者定量結(jié)果,這對于實驗結(jié)果來說,是一個很有益而且很直觀的支持。
? ? ? ?但由于能譜從被提出到使用到電鏡上,至今也不過40年時間。所以有不少儀器分析的課本里面較少涉及相關(guān)內(nèi)容,這也就給初次接觸這種分析測試設(shè)備的人帶來了不少疑問。這里鑠思百小編就對常見的一些小問題做個簡單的講解。
一.能譜的縮寫是EDS還是EDX?
開始的時候能譜的縮寫有很多,比如EDS,EDX,EDAX等,大家對此也都心照不宣,知道ED就是指的Energy Dispersive,后面因為X-ray Analysis和 Spectrum 這幾個詞的不同用法,導(dǎo)致了縮寫的不同。而且相應(yīng)的漢譯也有很多,比如能量色散譜,能量散射譜等等。大概是2004年左右,相關(guān)協(xié)會規(guī)定,EDS就是能譜或者能譜儀,EDX呢,就是能譜學(xué),Dispersive就不去翻譯。
這樣EDS就應(yīng)該是文章里的正規(guī)用法,而現(xiàn)在有很多文章仍然使用其他說法,有約定俗成的味道,大家知道怎么回事就行了。
二.TEM的能譜誤差比SEM的小。
因為很多人知道TEM的分辨率高,所以認(rèn)為TEM所配能譜的分辨率高于SEM。這可以說是一個非常錯誤的論斷。
同樣廠家的能譜,同一時期的產(chǎn)品,用于TEM的分辨率通常要低于SEM幾個eV,誠然,TEM可能會觀察到更小的細(xì)節(jié),但這只是能譜分析范圍的精準(zhǔn),并不代表能譜的分辨率高。SEM的樣品比較容易制備,而且跟厚度關(guān)系不大,一般電子束深入樣品的高度為幾個微米,定量時可以放相應(yīng)樣品的標(biāo)樣(比如純Si就用純Si標(biāo)樣,MgO就用MgO標(biāo)樣,有很多國家級標(biāo)樣供選擇)來做校正。比較重的元素諸如很多金屬和稀土元素的分析結(jié)果可以認(rèn)為是定量的。
上海硅酸鹽研究所的李香庭教授對SEM和電子探針的EDS分析結(jié)果做過比較系統(tǒng)的講述,我摘抄如下:EDS分析的最低含量是0.x%(注:這個x是因元素不同而有所變化的。)“電子探針和掃描電鏡X射線能譜定量分析通則”國家標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了EDS的定量分析的允許誤差(不包括含超輕元素的試樣)。對平坦的無水、致密、穩(wěn)定和導(dǎo)電良好的試樣,定量分析總量誤差小于±3%。
另外,EDS分析的相對誤差也有相應(yīng)的規(guī)定:
a) 主元素(>20%wt)允許的相對誤差£ ±5%。
b) ±3%wt £含量£ 20%wt的元素,允許的相對誤差£ 10%。
c) ±1%wt £含量£ 3%wt的元素,允許的相對誤差£ 30%。
d) ±0.5%wt £含量£ 1%wt的元素,允許的相對誤差£ 50%。
對于不平坦試樣,可用三點分析結(jié)果的的平均值表示,或在總量誤差小于等于±5%的情況下,如確認(rèn)沒有漏測元素時,允許使用歸一化值作為定量分析結(jié)果。偏差大于±5%,只能作為半定量結(jié)果處理。
但很多時候并沒有相應(yīng)標(biāo)樣,也就用數(shù)據(jù)庫里的標(biāo)樣數(shù)據(jù)直接用來定量,稱為無標(biāo)樣定量?!半m然無標(biāo)樣定量分析方法現(xiàn)在無國家標(biāo)準(zhǔn),但在不平試樣、粉體試樣及要求不高的一般分析研究中,應(yīng)用還比較廣泛,現(xiàn)在正在考慮制定“EDS無標(biāo)樣定量分析方法”國家標(biāo)準(zhǔn)?!?/p>
TEM的樣品多數(shù)是薄樣品,這對于分析來說似乎是件好事,因為可以減少干擾,但定量的時候需要考慮樣品厚度,反而又是個難題,因為很難準(zhǔn)確得出微區(qū)上的樣品厚度,這就給定量帶來了很大難題,而且就是有標(biāo)樣,也因為無法做出相應(yīng)厚度的樣品去對應(yīng)比較,就我所知,國家級的TEM標(biāo)樣還沒有一個。這樣,大家應(yīng)該就能理解,對于很多樣品,TEM的EDS分析就是半定量的,對于輕元素,甚至只能定性,大家能做到的,就是選取適當(dāng)合理的分析工具,盡量找到干擾小的區(qū)域,取多點分析平均(最好隨機取20點以上),以盡量減少誤差。
三.?EDS的分析結(jié)果里面會有原子比(atomic%)和元素比(也就是質(zhì)量比,weight%)的數(shù)據(jù),這里要提醒大家注意一點,因為EDS分析并沒有那么精確,所以盡管分析報告的結(jié)果會有兩位小數(shù),但只取一位小數(shù)就夠了。
總結(jié)
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