電子探針

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電子探針是中國的一個科技名詞。

漢字是世界上最古老的文字之一，已有六千多年的歷史。從倉頡造字的古老傳說到公元前1000多年前甲骨文的發現，漢字有着深厚的歷史底蘊。後來的演變經歷了幾千年的漫長曆程，在形體上逐漸由圖形變為筆畫，象形變為象徵，複雜變為簡單；在造字原則上從表形、表意到形聲。

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名詞解釋

電子探針是一種利用電子束作用樣品後產生的特徵X射線進行微區成分分析的儀器， 可以用來分析薄片中礦物微區的化學組成。除H、He、Li、Be等幾個較輕元素外，還有U元素以後的元素以外都可進行定性和定量分析。電子探針的大批量是利用經過加速和聚焦的極窄的電子束為探針，激發試樣中某一微小區域，使其發出特徵X射線，測定該X射線的波長和強度，即可對該微區的元素作定性或定量分析。

電子探針顯微分析原理及其發展的初期是建立在X射線光譜分析和電子顯微鏡這兩種技術基礎上的，該儀器實質上就是這兩種儀器的科學組合。電子探針是運用電子所形成的探測針（細電子束）作為X射線的激發源來進行顯微X射線光譜分析的儀器。分析對象是固體物質表面細小顆粒或微小區域，最小範圍直徑為1μm。電子探針可測量的化學成分的元素範圍一般從原子序數12（Mg）至92（U），原子序數大於22的元素可在空氣通路的X射線光譜儀上進行測量。電子探針的靈敏度低於X射線熒光光譜儀，原因是電子探針X射線的本底值高於後者，但電子探針的絕對感量比其他儀器都高。此外，後期生產的儀器，可作X射線背散射照相、透視照相。能兼作透射電鏡、能進行電子衍射、能作電子熒光觀察等。

第一台電子探針是法國製成的，是在1949年用電子顯微鏡和X射線光譜儀組合而成。

1953年前蘇聯製成了X射線微區分析儀，以後英、美等國陸續生產。

第一台掃描電子探針儀是美國於1960年製成，不僅能對試樣作點或微區分析，而且能對樣品表面微區進行掃描。

原子序數12至22的元素要在真空下進行成分測定，原子序數12以內的元素需要增添一些特殊設備才能分析。原子序數50以上的元素用L系X射線光譜進行分析，原子序數50以下的元素也可以分析，如Sn（50）可用K系x射線光譜進行分析。

簡單原理

（1）電子光學系統。電子束直徑0.1～1μm，電子束穿透深度1～3μm。

被激發原子發射特徵X射線譜過程如下：圍繞原子核運動的內層電子，被電子束的電子轟擊後，其他外層電子為補充轟擊出的電子而發生躍遷，在躍遷過程中釋放出能量，即發射出X射線。

（2）X射線譜儀。測量各種元素產生的X射線波長和強度，並以此對微小體積中所含元素進行定性和定量分析。

特徵X射線圖像顯像管的原理是：X射線束入射到一已知晶面間距的晶體上（X射線分光光度計的彎曲晶體上），經衍射後各種波長的X射線按不同的布拉格角彼此分開，因此如轉動晶體，改變衍射角，同時以兩倍於晶體的轉速轉動計數器，就可以依次測量出各種元素所產生的X射線波長和強度，達到定性和定量分析的目的。

（3）X射線強度測量系統。特徵X射線，由B系統中的計數管接收，並轉換成電脈衝，通過脈衝高度分析儀、計數率計、定標器、電子電位計將其強度測量出來。

（4）光學顯微鏡目測系統。用以準確選擇需要分析的區域，並作光學觀察。

（5）背散射電子圖像系統。

（6）吸收電子圖像系統。

（7）特徵X射線圖像系統。電子探針的技術核心是利用X射線晶體光學，主要應用兩種方法：

1）晶體衍射法（X射線光譜法）。利用晶體轉到一定角度，來衍射某種波長的X射線，通過讀出晶體不同的衍射角，求出X射線的波長，從而定出樣品所含的元素。

2）X射線能譜分析法。無須分析晶體，而直接將探測器接收的訊號加以放大，進行脈衝幅度分析，通過選擇不同的脈衝幅度來確定入射x射線的能量，從而區分不同的特徵X射線。計算時應用布拉格方程：nλ=2dsinθ。

產品優點

1、能進行微區分析。可分析數個μm3內元素的成分。

2、能進行現場分析。無需把分析對象從樣品中取出，可直接對大塊試樣中的微小區域進行分析。把電子顯微鏡和電子探針結合，可把在顯微鏡下觀察到的顯微組織和元素成分聯繫起來。

3、分析範圍廣。Z>4其中，波譜：Be~U，能譜：Na~U。

功能特色

電子探針可以對試樣中微小區域（微米級）的化學組成進行定性或定量分析。可以進行點、線掃描（得到層成分分布信息）、面掃描分析（得到成分面分布圖像）。還能全自動進行批量（預置9999測試點）定量分析。由於電子探針技術具有操作迅速簡便（相對複雜的化學分析方法而言）、實驗結果的解釋直截了當、分析過程不損壞樣品、測量準確度較高等優點，故在冶金、地質、電子材料、生物、醫學、考古以及其它領域中得到日益廣泛地應用，是礦物測試分析和樣品成分分析的重要工具。