eds能谱能得出元素含量吗(EDS)能定量分析元素的含量吗

原标题:电镜eds能谱能得出元素含量吗(EDS)作用真不简单!

如果要分析材料微区成分元素种类与含量,往往有多种方法打eds能谱能得出元素含量吗就是我们最常用的手段。

eds能谱能得出元素含量吗具有操作简单、分析速度快以及结果直观等特点最重要的是其价格相比于高大上的电镜来说更为低廉,因此eds能谱能得出元素含量吗也成为了目前电镜的标配

今天这篇文章集齐了有关eds能谱能得出元素含量吗(EDS)的各种问题,希望能给大家带来帮助

開始的时候eds能谱能得出元素含量吗的缩写有很多,比如EDSEDX,EDAX等大家对此也都心照不宣,知道ED就是Energy Dispersive后面因为X-ray Analysis和Spectrum这几个词的不同用法,导致了缩写的不同而且相应的汉译也有很多,比如能量色散谱能量散射谱等等。

不过到了2004年左右,相关协会规定EDS就是eds能谱能得出元素含量吗或者eds能谱能得出元素含量吗仪,EDX就是eds能谱能得出元素含量吗学Dispersive就不去翻译。

这样EDS就应该是文章里的正规用法而现在有很多文嶂仍然使用其他说法,有约定俗成的味道大家知道怎么回事就行了。

Q2:TEM的eds能谱能得出元素含量吗误差比SEM的小吗

A2:因为很多人知道TEM的分辨率高,所以认为TEM所配eds能谱能得出元素含量吗的分辨率高于SEM这可以说是一个非常错误的论断。

同样厂家的eds能谱能得出元素含量吗同一时期嘚产品,用于TEM的分辨率通常要低于SEM几个eV诚然,TEM可能会观察到更小的细节但这只是eds能谱能得出元素含量吗分析范围的精准,并不代表eds能譜能得出元素含量吗的分辨率高SEM的样品比较容易制备,而且跟厚度关系不大一般电子束深入样品的高度为几个微米,定量时可以放相應样品的标样(比如纯Si就用纯Si标样MgO就用MgO标样,有很多国家级标样供选择)来做校正比较重的元素诸如很多金属和稀土元素的分析结果鈳以认为是定量的。

上海硅酸盐研究所的李香庭教授对SEM和电子探针的EDS分析结果做过比较系统的讲述我摘抄如下:

EDS分析的最低含量是0.x%(注:这个x是因元素不同而有所变化的。)

“电子探针和扫描电镜X射线eds能谱能得出元素含量吗定量分析通则”国家标准规定了EDS的定量分析的尣许误差(不包括含超轻元素的试样)。对平坦的无水、致密、稳定和导电良好的试样定量分析总量误差小于±3%。

另外EDS分析的相对誤差也有相应的规定:

b) ±3%wt ≤含量≤ 20%wt的元素,允许的相对误差≤ 10%

c) ±1%wt≤含量≤ 3%wt的元素,允许的相对误差≤ 30%

d) ±0.5%wt≤含量≤ 1%wt的元素,允许的楿对误差≤ 50%

对于不平坦试样,可用三点分析结果的的平均值表示或在总量误差小于等于±5%的情况下,如确认没有漏测元素时允許使用归一化值作为定量分析结果。偏差大于±5%只能作为半定量结果处理。

但很多时候并没有相应标样也就用数据库里的标样数据矗接用来定量,称为无标样定量“虽然无标样定量分析方法现在无国家标准,但在不平试样、粉体试样及要求不高的一般分析研究中應用还比较广泛,现在正在考虑制定“EDS无标样定量分析方法”国家标准。”

TEM的样品多数是薄样品这对于分析来说似乎是件好事,因为可以減少干扰但定量的时候需要考虑样品厚度,反而又是个难题因为很难准确得出微区上的样品厚度,这就给定量带来了很大难题而且僦是有标样,也因为无法做出相应厚度的样品去对应比较就我所知,国家级的TEM标样还没有一个

这样,大家应该就能理解对于很多样品,TEM的EDS分析就是半定量的对于轻元素,甚至只能定性大家能做到的,就是选取适当合理的分析工具尽量找到干扰小的区域,取多点汾析平均(最好随机取20点以上)以尽量减少误差。

Q3:EDS的谱峰有很多峰位对应于一个元素是不是说明这个元素含量很高?

看了EDS的原理这个问題就会明白

EDS是一个电子壳层的电子被外来粒子或者能量激发,留下一个空位然后外层电子跃迁至这个空位,同时就会放出特征X射线這样不同壳层之间的电子转移导致的能量差就会有不同的谱线,EDS谱线就是把这些特征X射线脉冲的累积分开得到的

这样一来,谱线越多說明外面的电子占有壳层越多。而定量分析时是根据不同元素来选择不同线系的谱峰强度以及这个元素的响应值来做计算的所以谱峰多哏元素含量没有关系。

Q4:EDS的谱峰里面看不到前面的谱峰(比如<8 keV)是不是说明所选微区里前面的轻元素压根没有或者很少?

这个就要注意是否选取的样品位置周围有大颗粒或者其他厚介质的存在吸收了本来产率就低的轻元素X射线,对谱峰结果产生了严重干扰

当有这种现象時,可以选择其他区域的样品比较一下一些过渡元素的K线系和L线系或者原地倾转样品,调整样品位置看是否有明显的变化,以此判断原分析结果的可靠性

Q5:谱峰里面总是出现一些样品里不可能有的元素,怎么回事

发生这个问题可能存在以下几种情况:

a) C和O,一般空气中嘟有油脂等有机物的存在很容易吸附到样品表面造成污染,无论TEM还是SEM都有可能看到C和O的峰。尤其TEM一般使用C膜支撑,有C再正常不过了

b) Al或者Si:SEM因为使用Al样品台或者玻璃基底,所以在样品比较薄的区域扫谱会有基底的信号出来。

c) Cu和Cr:这个是TEM里特有的Cu是使用载网的材质Cu導致的,而Cr一般认为是样品杆或者样品室材质里的微量元素导致的

d) B:有些时候分辨率忽然极高,看到了清晰的B峰这要注意,因为样品茬扫谱过程中大范围移动就容易出现这个峰还有如果样品处于加热状态,也会有B的峰出现

e) 一些很难见到的稀土元素或者La系Ac系元素,这佷可能是因为噪音的峰较强仪器的分析认为有微量相应能量区的元素存在,用软件去除即可

来源: Labs科技文摘

       所有固体样品定量分析的方法都昰利用一个已知成分的标样在多数情况下,(尤其金属)纯元素是适用的无论是样品还是标样,都是在相同的试验条件下检测的测絀的相对强度比k,必需很精确否则任何定量分析方法均会造成相同的误差。
假设k已经精确获得由于存在几种效应,必需对他们进行修囸

1、原子序数效应,用因子 Zi 表示它反映了样品和标样对电子的散射和阻滞不同;

2、样品内的X射线吸收效应Ai
3、荧光效应 Fi和在几种特殊情況时的连续谱荧光。

Ci---感兴趣元素的重量百分比这个方法通常称为 ZAF法。

Ai--吸收因子:由于入射电子束激发的X射线产生于样品中的某个深度所以这些x射线必需在样品中穿行各自的路程才能到达探测器。在这段路程上某些X射线由于与样品中的各种元素的原子相互作用而受到吸收,因此最后到达探测器的X射线辐射强度降低了吸收修正因子f(x)=I‘/I
I--在没有被吸收时的总的X射线强度。

I'--产生的X射线被吸收后的实际强度

f(x)std--标准样品的标准吸收项

f(x)spec---样品的标准吸收项

任何元素i的吸收修正因子,与他的质量吸收系数、X射线检出角度、加速电压Eo、元素i的KLM輻射的临界激发电压、样品的平均原子序数、平均原子量有关 1、输入参数的不准确会造成严重的分析误差。输入参数(质量吸收系数探测信号取出角度,加速电压
2、为了减少这些误差的影响,吸收因子硬挨大于或者等于0.7
3、为了使得吸收影响最小,应该在低的过压比囷高的检出角度下检测样品
4、为了改善分析精度,特别是低原子序数的元素或者能量小于等于1kev的x射线需要更精确的用实验测定质量衰減系数和f(X)的函数。

如果样品平整光滑定量分析最主要考虑的是背底修正和准确的x射线检出角。

检出角的误差主要影响吸收修正计算:计算误差随着检出角度的减小而增大一般检出角度必须超过30°。
在多数的定量分析中,最重要的考虑是吸收因子 Ai显然合理的选择扫描电鏡的工作条件和质量吸收系数小的X射线(过压比小的X射线线系,从K-L-M过压比逐渐增大?)有助于减小必要的修正


原子序数因子Z:
所谓的原子序数效应:背散射电子和电子衰减。他们都与靶中的平均原子序数有关如果样品和标样的平均原子序数不同,必需进行原子序数修囸  

公式中,Ri和Ri'分别为标样和样品的背散射修正因子

Ri=样品中实际产生的总光子数 / 没有背散射时产生的总光子数

影响原子序数因子的主要變量是样品和标样的平均原子序数差。
特征荧光修正因子F:
如果样品中元素j的特征x射线谱峰能量E大于元素i的Ec,那么在进行元素i的修正过程中必需考虑附加荧光由于元素j的x射线有足够的能量二次激发元素i的X射线,所以必须做荧光修正这样元素i产生的X射线高于只由电子激發产生的量。但是当(E-Ec)大于5kev时该修正可以忽略。

 连续谱荧光修正:由于从Ec到Eo总存在着连续谱所以像束电子直接激发一样,连续谱段囿足够的能量激发任何特征辐射连续谱产生的辐射强度计算很复杂,原因如下1、必须从Ec到Eo的能量范围对这种效应积分但激发截面随连續谱能量而变化。

2、需要知道x射线连续谱与样品原子序数和电子束能量的关系
3、样品和标样间连续谱荧光效应不同

在许多情况下,这个效应可以忽略不计所以多数ZAF程序都没有连续谱荧光修正。这种修正可以忽略不计的情况:
1、当材料的f(X)为0.95或者更大时连续谱荧光修囸量不能忽略。这相当于利用轻基体中的某元素的X射线谱进行分析
2、电压变化和检出角误差、荧光产额、吸收跳跃比对连续谱荧光修正影响不大。

3、当f(X)<0.95、Ci>0.5 标样和样品平均原子序数接近相等时。可以忽略不计
4、所有结果都说明为定量分析建议选用的工作条件:低过壓比和高检出角度是适合的。

ZAF方法通常作为从相对测量强度数据获得定量结果的手段这个方法适用于各种样品。但是该方法不适于应用尛于1kev的x射线谱线进行分析主要因为对某些必要的输入参数,和他们修正模型的近似值认识不足为此利用低能x射线谱线分析不如高能x射線谱线分析的精度好。

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