電子探針分析（EPMA）的檢測項目與技術應用

一、核心檢測項目

1. 元素成分分析

• 檢測內容： 對材料微區（通常1-10 μm）內的元素種類進行快速識別，覆蓋原子序數≥5（硼）的元素。
• 技術優勢： 利用特征X射線的能量或波長差異（EDS/WDS）區分元素，尤其WDS的高分辨率（~10 eV）可精準分離重疊峰（如Ti Kα與Ba Lα）。
• 典型應用： 礦物中微量元素的賦存狀態分析；半導體材料中的雜質元素篩查。

2. 微區定量分析

• 檢測方法： 通過ZAF修正（原子序數Z、吸收A、熒光F效應）或φ(ρz)模型，將X射線強度轉換為元素含量。
• 檢測限： 常規元素檢測限約0.01-0.1 wt%，高精度模式下（如使用WDS）可達ppm級。
• 案例： 高溫合金中γ/γ'相的成分差異測量；陶瓷材料晶界偏析的定量表征。

3. 元素分布成像

• 技術實現： 通過電子束掃描樣品表面，同步采集特征X射線信號生成元素面分布圖（Mapping）。
• 分辨率： 空間分辨率達1 μm，配合低束流模式可減少樣品損傷。
• 應用場景： 金屬腐蝕產物中Cl、S的擴散路徑追蹤；電池電極材料中Li元素的梯度分布。

4. 化學態與價態分析

• 擴展功能： 結合波長色散譜（WDS）的高能量分辨率，通過X射線峰位偏移（如Fe²?與Fe³?的Kβ峰差異）推斷元素化學態。
• 局限性： 對輕元素（如C、N、O）的化學態分析需結合EELS或XPS技術。
• 典型案例： 礦物中Fe³?/Fe²?比例測定；催化劑表面金屬氧化態分析。

二、技術優勢與對比

1. 高空間分辨率

• 電子束聚焦至0.1-1 μm，適合分析微小相、晶界、夾雜物等微觀結構成分。

2. 無損/微損檢測

• 低束流模式下對導電樣品無損傷，非導電樣品需鍍碳/金膜處理。

3. 多元素同步分析

• WDS系統可配備4-5個分光晶體，同時檢測多個元素（如Al、Si、Ca、Fe）。

4. 對比其他技術

• vs. SEM-EDS：EPMA定量精度更高（誤差<2%），但分析速度較慢；
• vs. LA-ICP-MS：EPMA空間分辨率更優，但檢測限較高（LA-ICP-MS可達ppb級）。

三、典型應用領域

1. 材料科學

   • 高溫合金相成分分析
   • 涂層/薄膜的厚度與元素梯度測量

2. 地質與礦物學

   • 礦物共生組合的微區成分解析
   • 隕石中太陽系早期冷凝物的元素分布

3. 電子工業

   • 半導體器件中金屬互連的擴散行為
   • 焊點失效分析（如Sn-Ag-Cu焊料的Pb污染）

4. 考古與文化遺產

   • 古代陶瓷釉料成分溯源
   • 青銅器腐蝕產物的元素組成

四、檢測流程要點

1. 樣品制備
   • 拋光至鏡面，避免表面形貌干擾；非導電樣品需鍍導電膜。
2. 參數優化
   • 加速電壓（通常15-20 kV）需大于元素激發電壓的3倍。
3. 標準樣品選擇
   • 使用與待測樣品基體匹配的標準物質（如Fe基合金用純Fe標樣）。

五、總結

電子探針分析通過高精度元素檢測與微區成像能力，在材料微觀成分解析中具有不可替代性。其核心檢測項目包括元素成分、定量分析、分布成像及化學態分析，尤其適用于需要高空間分辨率與多元素同步檢測的場景。隨著原位加熱/冷卻臺等附件的集成，EPMA在動態過程（如相變、擴散）研究中的應用將進一步擴展。

檢測機構資質證書

CMA認證

檢驗檢測機構資質認定證書

證書編號：241520345370

有效期至：2030年4月15日

CNAS認可

實驗室認可證書

證書編號：CNAS L22006

有效期至：2030年12月1日

ISO認證

質量管理體系認證證書

證書編號：ISO9001-2024001

有效期至：2027年12月31日

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