分析樣品元素,你需要的是EDS 還是EDX呢?

劉伯緯(Ben Liu)/高明君(Mignon Kao) 共譯

 

現今有許多光譜分析技術用於判別樣品的元素組成,其中X射線能量散布分析儀(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS)常用於電子顯微鏡中,而掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)跟EDS兩者之間的技術密不可分,換句話說,一台完整功能的電子顯微鏡不可或缺EDS功能。

 

但到底什麼是EDS? 它又是如何運作的?

EDS代表的是X射線能量散布分析儀,聽起來好像很複雜,但其實不然,EDS主要是接收由電子束轟擊樣品表面電子後,所激發出具特徵性的X 射線,軟體透過測量能計算和顯示其樣品組成成分。從實際操作來看:使用者操作SEM時,在EDS軟體中點擊欲分析之樣品位置,系統會分析該點的幾立方微米體積,並產出成分分析報告。

 

EDS分析真的有那麼簡單嗎?

簡單也不簡單,從 EDS 系統中獲得最佳結果確實需要一些初始設定,一般來說,最好的辦法是向您的供應商尋求建議,能夠根據樣品的成分和形狀推薦最佳方法。經過專業的教育訓練與初始校正後,會使整體工作流程變得更容易,並可以立即獲得精確的樣品元素分析結果。有些選配分析軟體套件能協助您設定分析時的最佳參數,使新手操作員可以快速上手與操作,當與高產能且易於操作的SEM結合使用時,整個EDS分析可以在 2 分鐘內完成,使您的 SEM搭配EDS 系統成為揭開樣品神秘面紗最值得信賴的精密儀器。

 

常常有人問『定量』的準確度有多高?

這可能是所有疑問中最有趣的一個問題,但很可惜的是這題沒有正確答案。與所有光譜技術一樣,為了提供EDS分析最佳的精準度,樣品前製備有特別嚴格的要求,例如在樣品表面完全平坦、原子組成均勻的理想狀態下,該化合物的某一原子含有相對較高的狀況下,原子組成精準度可能優於 0.5%。一般 EDX分析系統檢測範圍可以從鋰元素之後的元素進行分析,但是這類輕元素較不易定量。

 

另外,由於氫、氦、鋰的原子序太低,無法激發出有特徵性的能量,因此EDS無法提供碳氫化合物這方面的資訊。然而,EDS分析能夠同時檢測碳和氧元素,並且利用此方法找出樣品表面污染的物質,適用於異物分析。

 

如果您的分析目標物為微米等級的金屬顆粒,可以使用SEM搭配EDS元素分析系統,能輕鬆準確量化其成分,例如:區分不同種類的鋼,這也是 EDS分析能力與用途,因為只有極少數光譜技術能在如此有限的空間內提供如此精確的成分分析。EDS還有另一個優勢是,只需要大約 30 秒就能進行分析,大幅縮短研究、研發時間,並提高增進工作效率。

 

做好『定量』的秘訣

一般而言,為了獲得最準確的結果,需要滿足以下 3 個主要條件:

 

樣品表面必須平坦

傾斜或非常粗糙的樣品表面,會讓電子訊號無法轟擊到樣品形成陰影區域,或是阻礙偵測器蒐集所激發出的電子信號。可以利用樣品前製備將研磨拋光出平整的表面,或是利用選配傾斜樣品杯與可傾斜的載台,將樣品傾斜以識別正確的元素組成。

 

樣品必須是均質且大於相互作用體積

這是一個更具技術性的觀點,信號是來自樣品表面的一小部分,其體積小且形狀像淚滴,相互作用體積會受分析條件(樣品成分、電子束能量和電流)的影響,如果分析小於 1 微米的微粒時,則可能後受到樣品下方的背景影響,在這類情況下,可以通過對背景進行分析並將其從原始分析中減去來改進『定量』的準確性,大部分的軟體系統都提供了這個功能選項。

 

正確設置分析參數

進行分析時,必須先設定參數。從電子束設定開始,一直到信號採集設置和最合適的『定量』演算法,有許多複雜的參數設定。幸運的是,現今的技術提供了更多的幫助,僅需要使用系統建議的參數組合,即可在安裝完成的那一天即可從掃描式電子顯微鏡工具中獲得高質量的電子影像結果與分析!而Phenom 桌上型SEM可以實現簡易操作與快速分析。

 

讓我們來解開最後一個謎題

EDS 與 EDX 有差異嗎?其實EDS(Energy-dispersive X-ray spectroscopy)和 EDX (Energy Dispersive X-Ray Microanalysis)都是能量散佈光譜,只是名稱不同,兩者其實是完全一樣的技術。

 

 

希望這篇文章有讓您更了解相關分析,如果您仍然對 EDS有疑問並想了解更多信息,請留言或來電聯繫勀傑科技!

TEL:0800-888-963 / 02-2218-0148

Email:sales@kctech.com.tw

 

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原文出處:https://www.linkedin.com/pulse/do-you-need-edx-eds-luigi-raspolini

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