文档介绍：能谱仪
的结构、原理及其使用
能谱仪的结构、原理及使用
一、实验目的
结合场发射扫描电镜Sirion 200附件GENESIS60E型X-射线能谱仪，了解能谱仪的结构及工作原理。
结合实例分析，熟悉能谱分析方法及应用。
学会正确选用微区成分分析方法及其分析参数的选择。
能谱仪的结构、原理及使用
二、能谱仪结构及工作原理
X射线能量色散谱分析方法是电子显微技术最基本和一直使用的、具有成分分析功能的方法，通常称为X射线能谱分析法，简称EDS或EDX方法。
能谱仪的结构、原理及使用
二、能谱仪结构及工作原理
特征X射线的产生
产生：内壳层电子被轰击后跳到比费米能高的能级上，电子轨道内出现的空位被外壳层轨道的电子填入时，作为多余的能量放出的就是特征X射线。
特点：特征X射线具有元素固有的能量，所以，将它们展开成能谱后，根据它的能量值就可以确定元素的种类，而且根据谱的强度分析就可以确定其含量。
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二、能谱仪结构及工作原理
X射线探测器的种类和原理
展成谱的方法：
X射线能量色散谱方法(EDS:energy dispersive X-ray spectroscopy)
X射线波长色散谱方法(WDS：wavelength dispersive X-ray spectroscopy)
在分析电子显微镜中均采用探测率高的EDS。从试样产生的X射线通过测角台进入到探测器中。
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二、能谱仪结构及工作原理
图1
EDS系统框图
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二、能谱仪结构及工作原理
为了使硅中的锂稳定和降低FET的热噪声，平时和测量时都必须用液氮冷却EDS探测器。
保护探测器的探测窗口有两类:
铍窗口型（beryllium window type）
这种探测器使用起来比较容易，但是，由于铍薄膜对低能X射线的吸收，所以，不能分析比Na(Z＝11)轻的元素。
超薄窗口型（UTW type : ultra thin window type ）
它吸收X射线少，可以测量C(Z＝6)以上的比较轻的元素。
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二、能谱仪结构及工作原理
EDS的分析技术
（1）X射线的测量
当用强电子束照射试样，产生大量的X射线时，系统的漏计数的百分比就称为死时间Tdead,它可以用输入侧的计数率RIN和输出侧的计数率ROUT来表示：
Tdead＝（1－ROUT/RIN）×100％
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二、能谱仪结构及工作原理
（2）空间分辨率
图2示出入射电子束的直径和电子束在试样内的扩展，即X射线产生区域的示意图。
在分析电子显微镜的分析中，电子束在试样中的扩展对空间分辨率是有影响的，加速电压、入射电子束直径、试样厚度、试样的密度等都是决定空间分辨率的因素。
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二、能谱仪结构及工作原理
图2 入射电子束在试样内的扩散
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