能谱扫描电子显微镜(SEM-EDS)是一种结合扫描电子显微镜和X射线能谱分析的技术,主要用于材料的微区成分分析。其具体分析能力包括:
1. 元素成分分析:可检测从硼(B)到铀(U)的元素(部分设备可探测轻元素如碳、氧),提供定性及半定量分析,检出限通常为0.1%-1%。
2. 元素分布成像:通过面扫描(mapping)显示样品中元素的二维分布,适用于观察偏析、夹杂物或镀层中的元素扩散。
3. 相分析与物相鉴定:结合形貌观察,可区分不同相(如金属中的析出相、陶瓷中的晶界相),但需配合XRD或EBSD进行更精确的晶体结构确认。
4. 失效分析:在断口分析中识别腐蚀产物、污染物或异常元素富集(如PCB上的卤素残留),辅助确定失效机制。
5. 镀层/涂层表征:测量镀层厚度(需截面制样)、成分均匀性及界面扩散(如Ni-P镀层中的磷梯度分布)。
6. 生物与地质样品分析:适用于矿石中微量金属赋存状态研究,或生物组织中的钙、磷等元素分布(需注意样品导电性处理)。
7. 快速成分筛查:对未知样品(如考古文物、电子元件)进行非破坏性初步分析,但定量时需标样校准。
技术局限性:
对于超轻元素(H、He、Li)灵敏度低;
定量分析受样品表面平整度、导电性和测量条件影响;
电子束可能损伤有机或敏感材料。
扩展应用:
与WDS(波谱仪)联用可提高分辨率(检出限达0.01%);
环境SEM(ESEM)可分析含水样品,避免镀膜干扰结果。
SEM-EDS在材料科学、电子工业、地质学等领域具有不可替代的作用,但需结合其他技术(如TEM、XPS)以获得更全面的材料信息。
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