Системы энергодисперсионного микроанализа (ЭДС)

Cистемы энергодисперсионного микроанализа компании JEOL Ltd.

Cистемы энергодисперсионного микроанализа компании OXFORD Ltd.

Cистемы энергодисперсионного микроанализа компании Bruker Co.

Энергодисперсионный спектрометр (ЭДС) на данный момент является самой распространенной приставкой к электронным микроскопам. Он легко устанавливается на колонну любого электронного микроскопа (растрового или просвечивающего) и позволяет решать примерно 90% всех задач микроанализа.

Принцип работы ЭДС заключается в следующем: пучок электронов падает на поверхность образца и взаимодействует с материалом, в результате чего возникает, в том числе, характеристическое рентгеновское излучение, которое регистрируется полупроводниковым детектором ЭДС. Система обработки сигнала затем разделяет рентгеновские фотоны по энергиям и, таким образом мы получаем полный спектр, по которому судим об элементном составе образца-мишени.

Главное преимущество элементного анализа с помощью электронных микроскопов – его высокая локальность. На сегодняшний день нет более локального метода элементного анализа. Однако, в силу рассеивания электронов пучка в образце, эффекта вторичной флуоресценции и т.п., минимальный размер анализируемой области составляет порядка 1мкм, что на порядки больше, чем стандартное разрешение РЭМ изображения во вторичных электронах. Размер области генерации характеристического рентгена в образце (т.е. область анализа) зависит от тока пучка, от ускоряющего напряжения в нем, от материала образца (его среднего атомного номера) и его пористости. Тем не менее, локальность элементного анализа с использованием ЭДС не превышает 10 мкм, а в отдельных случаях может составлять и несколько десятков нанометров.

Современный ЭДС состоит из детектора (кристалл кремния, охлаждаемый элементом Пельтье), системы усиления сигнала, системы регистрации и анализа спектра, а также управляющей системы на основе персонального компьютера.

Основным достоинством энергодисперсионного спектрометра является высокая скорость накопления спектра, возможность количественного анализа за 1 минуту и быстрое получение карт распределения элементов по площади образца.

Основным недостатком – высокий предел обнаружения большинства элементов - не лучше 0,1-0,5% вес. (проблема локального анализа элементов с низкими концентрациями решается установкой второго спектрометра, с дисперсией по длинам волн).

Энергодисперсионный микроанализ широко применяется для определения элементного состава образцов практически во всех областях науки и промышленности: в горнодобывающей промышленности, машиностроении, металлургии, энергетике, полупроводниковой промышленности, ювелирном деле, полиграфии, криминалистике, геологии, физике, химии, биологии, экологии, археологии.

Своим заказчикам компания «Токио Боэки» предлагает системы энергодисперсионного микроанализа всех ведущих мировых производителей, в том числе: JEOL Ltd., OXFORD Instruments NanoAnalysis Ltd. и Bruker Co.

Преимущества ЭДС

  • Простота применения, благодаря высокой степени автоматизации эксперимента;
  • Расчет количественного анализа по записанным в память стандартным спектрам. Нет необходимости каждый раз измерять стандартные образцы.
  • Быстрое построение карт распределения элементов по выбранной площади образца. Возможность построения «количественных» карт и выбора нужных элементов в офф-лайн режиме.
  • Возможность анализировать объекты, чувствительные к воздействию электронного пучка, благодаря низкому току зонда (требуемый ток 100 пА и менее);
  • Высокая локальность анализа (диаметр анализируемой области - от нескольких десятков нанометров до нескольких микрон);
  • Высокая скорость проведения анализа (время проведения количественного анализа – до полутора минут, качественного – 10-20 сек.);
  • Высокая эффективность сбора рентгеновского излучения, благодаря возможности приближать детектор к поверхности образца и наличию детекторов большой площади;
  • Высокая надежность спектрометров, благодаря отсутствию движущихся механических частей;
  • Низкая стоимость владения ЭДС.