Penganalisis Mikro Probe Elektron
Penganalisis Mikro Probe Elektron
Instrumen analisis permukaan serba guna daripada pemerhatian imej elektron kepada analisis unsur dan analisis struktur kawasan kecil
Penganalisis Mikro Elektron Probe (selepas ini, “EPMA”) ialah instrumen untuk menganalisis unsur mana yang menyusun bahan, dengan menyinari pancaran elektron ke permukaan bahan dan mengukur ciri sinar-X yang dihasilkan.
EPMA telah direka dan dibentangkan oleh Dr. Castaing dari Perancis dalam disertasi akademiknya pada tahun 1951. EPMA hari ini memainkan peranan aktif di seluruh dunia, sebagai alat serba guna dan pelbagai fungsi yang dilengkapi dengan teknologi optik elektron, teknologi spektrometri sinar-X, sistem kawalan dan teknologi pemprosesan data. EPMA telah berkembang menjadi instrumen yang boleh mengendalikan analisis unsur kawasan sub-mikron serta pemerhatian, analisis dan analisis imej untuk kawasan seluas 10cm persegi.
Instrumen ini digunakan untuk penyelidikan asas dalam pelbagai bidang, seperti keluli, mineral, semikonduktor, seramik, tekstil, bahan perubatan dan pergigian, perubatan, dan biologi, serta untuk penyelidikan aplikasi dan pengurusan kualiti produk.
Mekanisme instrumen
Apakah struktur EPMA?
Rajah di sebelah kanan menunjukkan struktur peranti EPMA.
Elektron yang dipancarkan daripada sumber elektron dipercepatkan pada voltan pecutan tertentu dan dikolimasikan melalui kanta elektron. Apabila pancaran elektron ini mengenai spesimen, sinar-X dihasilkan daripada spesimen. Dengan menyebarkan sinar-X ini menggunakan unsur penyebaran, komposisi spesimen boleh diperiksa. Spektrometer jenis ini dipanggil spektrometer sinar-X penyebaran panjang gelombang (WDS).
Apakah isyarat yang perlu diukur?
Apabila elektron dipercepatkan mengenai spesimen, sebagai tambahan kepada sinar-X, zarah dan gelombang elektromagnet yang membawa pelbagai jenis maklumat dipancarkan. Dengan EPMA, isyarat seperti sinar-X ciri, elektron sekunder, elektron berselerak belakang, dsb. dikesan oleh pengesan yang sesuai dan maklumat itu digunakan untuk mencari kawasan yang menarik pada spesimen, dan untuk analisis.
Apakah perbezaan antara spektrometri WDS dan EDS?
Sebagai tambahan kepada WDS, kaedah spektrometri lain untuk menganalisis ciri-ciri sinar-X ialah spektrometri sinar-X penyebaran tenaga (EDS). Terdapat perbezaan antara WDS dan EDS disebabkan oleh perbezaan dalam kaedah spektrometri, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di sebelah kiri.
Penjanaan X-ray dan Prinsip Pengesanan
Apakah mekanisme penjanaan sinar-X ciri?
Model di sebelah kanan menunjukkan cara sinar-X ciri dijana.
Elektron dipercepatkan menendang keluar elektron di sekeliling nukleus atom. Elektron dari kulit luar pada tahap tenaga yang lebih tinggi turun untuk menggantikan elektron yang dikeluarkan. Pergerakan antara aras tenaga ini disertai dengan pancaran sinar-X dengan panjang gelombang yang setara dengan perbezaan tenaga.
Memandangkan tahap tenaga sesuatu unsur adalah unik kepada unsur tersebut, dengan menyiasat panjang gelombang sinar-X yang dipancarkan, atau tenaga, adalah mungkin untuk mengenal pasti unsur mana yang menyusun bahan yang sedang diperiksa.
Apakah pembelauan Bragg?
Apabila sinar-X dipantulkan (difraksi) oleh unsur penyebaran, hanya sinar-X yang mempunyai panjang gelombang yang memuaskan "hukum Bragg nλ=2dsinθ" dipantulkan. Spektrometer sinar-X penyebaran panjang gelombang (WDS) mengukur panjang gelombang sinar-X dengan menggunakan ciri ini.
Apakah Spektrometer X-ray Penyebaran Panjang Gelombang?
Spektrometer sinar-X penyebaran panjang gelombang dibina supaya permukaan spesimen, kristal penganalisis, dan pengesan sinar-x diletakkan pada bulatan yang dipanggil Lingkaran Rowland, untuk memenuhi undang-undang Bragg. Memandangkan kristal penganalisis tunggal tidak boleh digunakan untuk menganalisis semua elemen, biasanya, terdapat beberapa elemen pembelauan digabungkan ke dalam satu instrumen.
Contoh Analisis EPMA
Apakah pemerhatian imej (imej elektron sekunder dan imej elektron berselerak belakang)?
Langkah pertama analisis ialah mengenal pasti bidang yang diminati. Imej elektron sekunder dan imej elektron berselerak belakang sangat berguna untuk ini.
Terutamanya, imej elektron berselerak belakang boleh mendedahkan taburan komposisi kasar, jadi ia sangat mudah untuk analisis EPMA. Dalam imej komposit elektron berselerak belakang, kawasan dengan sejumlah besar isyarat adalah terang, menunjukkan bahawa kawasan itu terdiri daripada unsur dengan nombor atom yang lebih besar daripada unsur-unsur di kawasan yang lebih gelap.
Apakah yang boleh kita pelajari daripada analisis kualitatif?
Contoh ini adalah hasil analisis kualitatif bahan seramik (elemen apa yang ada). Daripada panjang gelombang sinar-X yang dikesan adalah mungkin untuk menjelaskan unsur-unsur yang ada. Dalam kes ini, kita dapat melihat bahawa Al, Si, Fe, Zr, dan Sn terkandung.
Apakah analisis kawasan?
Ini menunjukkan hasil analisis kawasan (di manakah setiap elemen diedarkan?) untuk Sn, dan Si, yang telah dikesan dalam analisis kualitatif sebelumnya. Dalam analisis kawasan, lebih pekat warna merah pada bar warna, lebih pekat elemen yang dianalisis. Jelas bahawa terdapat perbezaan kepekatan taburan antara Sn dan Si.