【正文】 熱處理過(guò)程中，在界面上常形成界面反應(yīng)產(chǎn)生的化合物，利用薄的截面試樣可以測(cè)定這些厚度小于 100 nm的化合物的成分、結(jié)構(gòu)以及界面平整度等。利用薄試樣微區(qū)成分分析方法可以測(cè)定相互接觸的兩相的平衡成分，從而測(cè)定低溫等溫截面。 (3) 相圖低溫等溫截面的測(cè)定 ? 合金的低溫等溫截面由于擴(kuò)散緩慢試樣成分不均勻很難測(cè)定。 ? 在厚試樣中，由于電子散射范圍較大，微區(qū)成分的空間分辨率約 1 ?m3，在薄試樣中空間分辨率可達(dá) (10 nm)3。 SEM+(WDS+EDS) 2．電子探針儀的應(yīng)用 ? (1) 組分不均勻合金試樣的微區(qū)成分分析 ? (2) 擴(kuò)散對(duì)試樣中成分梯度的測(cè)定 ? (3) 相圖低溫等溫截面的測(cè)定 ? (4) 金屬／半導(dǎo)體界面反應(yīng)產(chǎn)物 (1) 組分不均勻合金試樣的微區(qū)成分分析 ? 利用背散射電子的原子序數(shù)襯度可以區(qū)別平均原子序數(shù)不同的區(qū)域，但不能對(duì)具體的元素及其含量進(jìn)行分析。 ? 產(chǎn)生這種誤差的原因是：譜線(xiàn)強(qiáng)度除與元素含量有關(guān)外，還與試樣的化學(xué)成分有關(guān)，通常稱(chēng)為“ 基體效應(yīng) ” ，譜儀對(duì)不同波長(zhǎng)（或能量）隨 X射線(xiàn)探測(cè)的效率有所不同。 (4) 定量分析 ? 在穩(wěn)定的電子束照射下，由譜儀得到的 X射線(xiàn)譜在扣除了背景計(jì)數(shù)率之后，各元素的同類(lèi)特征譜線(xiàn)（通常均采用 K線(xiàn)）的強(qiáng)度值應(yīng)與它們的濃度相對(duì)應(yīng)。根據(jù)圖像上亮點(diǎn)的疏密和分布，可確定該元素在試樣中分布情況。試樣每產(chǎn)生一個(gè) X光子，探測(cè)器輸出一個(gè)脈沖，顯像管熒光屏上就產(chǎn)生一個(gè)亮點(diǎn)。在垂直于擴(kuò)散界面的方向上進(jìn)行線(xiàn)掃描，可以很快顯示濃度與擴(kuò)散距離的關(guān)系曲線(xiàn)，若以微米級(jí)逐點(diǎn)分析，即可相當(dāng)精確地測(cè)定擴(kuò)散系數(shù)和激活能。 ? 線(xiàn)掃描分析對(duì)于測(cè)定元素在材料相界和晶界上的富集與貧化是十分有效的 。 (2) 線(xiàn)掃描分折 ? 電子束在試樣上掃描時(shí)，由于樣品表面轟擊點(diǎn)的變化，波譜儀將無(wú)法保持精確的聚焦條件，為此可將電子束固定不動(dòng)而使樣品以一定的速度移動(dòng)，但這樣做并不方便，重復(fù)性也不易保證，特別是仍然不能解決粗糙表面分析的困難，考慮到線(xiàn)掃描分析最多只能是半定量的，因而目前仍較多采用電子束掃描的方法。顯像管射線(xiàn)束的橫向掃描與電子束在試樣上的掃描同步，用譜儀探測(cè)到的 X射線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度（計(jì)數(shù)率）調(diào)制顯像管射線(xiàn)束的縱向位置就可以得到反映該元素含量變化的特征 X射線(xiàn)強(qiáng)度沿試樣掃描線(xiàn)的分布。 ? 由此可知，波譜定性分析不象能譜定性分析那么簡(jiǎn)單、直觀，這就要求對(duì)波譜進(jìn)行更合乎邏輯的分析，以免造成錯(cuò)誤。 ? 但是， SK?和 CoK?具有不同的能量，它們將使 X射線(xiàn)探測(cè)器輸出不同電壓脈沖幅度。 ? 同樣，在某一 ?＝ ?B 處， n＝ 1， ?＝ ?1的 X射線(xiàn)可以產(chǎn)生衍射； n＝ 2， ?＝ ?1/2的 X射線(xiàn)也可以產(chǎn)生衍射，如果波譜儀無(wú)法將它們分離，則它們將出現(xiàn)于波譜的同一波長(zhǎng)（ ?角）處而不能分辨。 波譜定性分析 ? 由于波譜儀的分辨率高（表 82），波譜的峰背比至少是能譜的 10倍，因此對(duì)一給定元素，可以在譜中出現(xiàn)更多的譜線(xiàn)。 能譜定性分析 ? X射線(xiàn)能譜定性分析與定量分析相比，雖然比較簡(jiǎn)單、直觀，但也必須遵循一定的分析方法，能使分析結(jié)果正確可靠。根據(jù)譜線(xiàn)峰值位置的波長(zhǎng)或能量確定分析點(diǎn)區(qū)域的試樣中存在的元素。 ? 其原理如下：用光學(xué)顯微鏡或在熒光屏顯示的圖像上選定需要分析的點(diǎn)，使聚焦電子束照射在該點(diǎn)上，激發(fā)試樣元素的特征 X射線(xiàn)。 ? 一是對(duì)樣品有一定的要求：如良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，表面平整度等； ? 二是對(duì)工作條件有一定的要求：如加速電壓，計(jì)數(shù)率和計(jì)數(shù)時(shí)間， X射線(xiàn)出射角等。 ? 四、電子探針儀的分析方法及應(yīng)用 ? 1．電子探針儀的分析方法 ? 電子探針?lè)治鲇兴姆N基本分析方法： 定點(diǎn)定性分析、線(xiàn)掃描分析、面掃描分析和定點(diǎn)定量分析 。 ? 能譜儀雖然在分析元素范圍、探測(cè)極限、分辨率等方面不如波譜儀，但其分析速度快，可用較小的束流和微細(xì)的電子束，對(duì)試樣表面要求不如波譜儀那樣嚴(yán)格，因此特別適合于與掃描電子顯微鏡配合使用。 波譜儀和能譜儀的比較 操作特性 波譜儀（ WDS） 能譜儀（ EDS） 分析方式 用幾塊分光晶體 順序進(jìn)行分析 用 Si(Li) EDS 進(jìn)行多元素同時(shí)分析 分析元素范圍 Z≥4 Z≥11 ( 鈹窗 ) Z≥6 ( 無(wú)窗 ) 分辨率 與分光晶體有關(guān)，~5 eV 與能量有關(guān)，145~150 eV ( keV) 幾何收集效率 改變， % 2% 波譜儀和能譜儀的比較 量子效率 改變， 30% ~ 100% (~15 keV) 瞬時(shí)接收范圍 譜儀能分辨的范圍 全部有用能量范圍 最大記數(shù)速率 ~ 50000 cps (在一條譜線(xiàn)上 ) 與分辨率有關(guān)，使在全譜范圍內(nèi)得到最佳分辨時(shí)， 2022 cps 分析精度 (濃度 10%，Z10) ?1~5% ? ?5% 波譜儀和能譜儀的比較 對(duì)表面要求 平整，光滑 較粗糙表面也適用 典型數(shù)據(jù)收集時(shí)間 ? 10 min 2~3 min 譜失真 少 主要包括：逃逸峰、峰重疊、脈沖堆積、電子束散射、鈹窗吸收效應(yīng)等 最小束斑直徑 ~ 200 nm ~ 5 nm 探測(cè)極限 ~% ~% 對(duì)試樣損傷 大 小 波譜儀和能譜儀的比較 ? 綜上所述，波譜儀分析的元素范圍廣、探測(cè)極限小、分辨率高，適用于精確的定量分析。 ? 最終得到以通道（能量）為橫坐標(biāo)、通道計(jì)數(shù)（強(qiáng)度）為縱坐標(biāo)的 X射線(xiàn)能量色散譜，并顯示于顯像管熒光屏上。與 X光子能量成正比的時(shí)鐘脈沖數(shù)按大小分別進(jìn)入不同存儲(chǔ)單元。 能譜儀的工作原理 ? 電荷脈沖經(jīng)前置放大器，信號(hào)處理單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后以時(shí)鐘脈沖形式進(jìn)入多道分析器。因此每一個(gè)能量為 E的入射光子產(chǎn)生的電子 空穴對(duì)數(shù)目 N＝ E/。 ? 低溫環(huán)境還可降低前置放大器的噪聲，有利于提高探測(cè)器的峰 背底比． 能譜儀的結(jié)構(gòu) 能譜儀的工作原理 ? 由試樣出射的具有各種能量的 X光子 (圖 829)相繼經(jīng) Be窗射入 Si(Li)內(nèi)，在 I區(qū)產(chǎn)生電子 空穴對(duì)。 ? 漂移進(jìn)去的 Li原子在室溫很容易擴(kuò)散，因此探頭必須一直保持在液氟溫度下。 ? Si(Li)探測(cè)器實(shí)際上是一個(gè) pIn型二級(jí)管，鍍金的 p型 Si接高壓負(fù)端， n型 Si接高壓正端并和前置放大器的場(chǎng)效應(yīng)管相連接。 I區(qū)的前面是一層 ?m的 p型半導(dǎo)體 (Si失效層 )，在其外面鍍有 20 nm的金膜。 ? Si(Li)是厚度為 35 mm、直徑為 310mm的薄片，它是 p型 Si在嚴(yán)格的工藝條件下漂移進(jìn) Li制成的。 波長(zhǎng)色散譜 能譜儀 （ EDS） 的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 能譜儀的主要組成部分如圖所示，由探針器、前置放大器、脈沖信號(hào)處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、多道分析器、小型計(jì)算機(jī)及顯示記錄系統(tǒng)組成，它實(shí)際上是一套復(fù)雜的電子儀器。由脈沖高度分析器輸出的標(biāo)準(zhǔn)形式的脈沖信號(hào)，需要轉(zhuǎn)換成 X射線(xiàn)的強(qiáng)度并加以顯示，可用多種顯示方式。 ? 有關(guān) X射線(xiàn)探測(cè)器的結(jié)構(gòu)及工作原理可參看“多晶體 X射線(xiàn)衍射分析方法”一章，此處不再重復(fù)。 ? 波譜儀使用的 X射線(xiàn)探測(cè)器有流氣正比記數(shù)管、充氣正比記數(shù)管和閃爍計(jì)數(shù)管等。 ? 表 81列出了波譜儀常用分光晶體的基本參數(shù)和可檢測(cè)范圍。 ? 目前，電子探針儀能分析的元素范圍是原子序數(shù)為 4的鈹（ Be）到原子序數(shù)為 92的鈾（ U）。 65176。 ? 各種晶體能色散的 X射線(xiàn)波長(zhǎng)范圍，取決于衍射晶面間距 d和布拉格角 ?的可變范圍，對(duì)波長(zhǎng)大于 2d的 X射線(xiàn)則不能進(jìn)行色散。 分光晶體 ? 分光晶體是專(zhuān)門(mén)用來(lái)對(duì) X射線(xiàn)起色散（分光）作用的晶體，它應(yīng)具有良