Le spectromètre d'énergie (eds) pour les miroirs électriques à balayage est un outil important pour réaliser l'analyse de composition élémentaire basée sur l'interaction du faisceau d'électrons avec l'échantillon, dont les principes et les applications peuvent être résumés comme suit:
Le principe
Le principe central de l'EDS est de bombarder la surface de l'échantillon à l'aide d'un faisceau d'électrons qui excitent les transitions électroniques dans la couche interne des atomes de l'échantillon, produisant des rayons X caractéristiques. La structure des niveaux d'électrons extra - nucléaires diffère d'un élément à l'autre, l'énergie des rayons X libérée lors de la transition est sexuelle (c'est - à - dire caractéristique) et, en détectant la distribution d'énergie de ces rayons X, une analyse qualitative élémentaire peut être réalisée; Alors que l'intensité des rayons X est liée à la teneur en éléments, en combinaison avec la correction de l'échantillon standard, une analyse semi - quantitative peut être complétée. Le processus spécifique est le suivant: après l'entrée d'un photon de rayons X dans le détecteur, des paires électron - trou sont excitées dans un cristal de silicium (si) dont le nombre est proportionnel à l'énergie du photon. En recueillant ces signaux de charge et en les convertissant en impulsions de tension, ils sont classifiés et comptés par un analyseur multipiste pour finalement générer un spectrogramme de dispersion d'énergie (spectre eds) qui détermine la nature et la teneur relative des éléments dans l'échantillon.
Application
Science des matériaux: EDS peut analyser la distribution de composants microscopiques de matériaux tels que les métaux, les céramiques, les macromolécules, etc., par exemple pour détecter la ségrégation des éléments aux joints de grains métalliques, les phases d'impuretés dans les matériaux céramiques ou la distribution de charges dans les composites macromoléculaires.
Analyse de défaillance: la cause de défaillance est révélée en localisant les anomalies élémentaires de la surface de rupture ou de la zone de corrosion. Par exemple, l'analyse de la teneur en oxygène d'une fissure métallique peut déterminer si elle est causée par la corrosion oxydative.
Géologie et minéraux: identification rapide de la composition minérale, par exemple en distinguant le quartz (sio₂) du feldspath (kalsi₃o₈) ou en détectant des traces d’éléments bénéfiques (par exemple, or, argent) dans les minerais.
Biomédical: analyse de la composition élémentaire des tissus biologiques ou de la surface des implants médicaux, par exemple pour détecter les dépôts de calcium et de phosphore à la surface des implants en alliage de titane, évaluation de l’effet ostéointégratif.
Contrôle de qualité industriel: contrôle de l'épaisseur du revêtement de surface du produit par rapport à l'uniformité de la composition, comme la détection de la teneur en or (au) dans le placage de composants électroniques ou l'analyse du revêtement Anticorrosion pour les pièces automobiles.
Avantage technologique
L'EDS, associé à un miroir électrique à balayage (SEM), permet d'effectuer des observations topographiques et des analyses de composition à l'échelle microscopique (micron à nanomètre) de manière synchrone, avec une vitesse d'analyse rapide (généralement en quelques minutes), peu de dommages à l'échantillon et convient à de nombreuses Morphologies d'échantillons tels que solides, poudres, films, etc. Sa limitation réside dans le fait que la précision quantitative est influencée par la conductivité de l'échantillon, la planéité de la surface et d'autres facteurs, qui doivent être combinés avec des échantillons standard ou des méthodes de correction pour améliorer la précision.