1、什么是電子探針顯微分析儀
電子探針顯微分析（EPMA = Electron Probe Microanalysis），全稱(chēng)：電子探針x射線(xiàn)顯微分析，是一種顯微分析和成分分析相結合的微區分析。適用于分析試樣中微小區域的化學(xué)成分，是研究材料組織結構和元素分布狀態(tài)的有效方法。
電子探針顯微分析是利用聚焦電子束（電子探測針）照射試樣表面待測的微小區域，從而激發(fā)試樣中元素產(chǎn)生不同波長(cháng)（或能量）的特征X射線(xiàn)。用X射線(xiàn)譜儀探測這些X射線(xiàn)，得到X射線(xiàn)譜。
根據特征X射線(xiàn)的波長(cháng)（或能量）進(jìn)行元素定性分析；根據特征X射線(xiàn)的強度進(jìn)行元素的定量分析。
電子探針儀由電子光學(xué)系統和X射線(xiàn)譜儀系統組成。除探測系統外，其他系統與掃描電鏡一樣，常合用一套設備。
圖1 電子探針儀的結構示意圖
2、電子探針顯微分析儀的結構及分類(lèi)
波譜儀：利用特征X射線(xiàn)的波長(cháng)不同來(lái)展譜，實(shí)現對不同波長(cháng)X射線(xiàn)分別檢測的波長(cháng)色散譜儀，簡(jiǎn)稱(chēng)波譜儀（wavelength dispersive spectrometer, WDS）。
能譜儀：利用特征X射線(xiàn)的能量不同來(lái)展譜，實(shí)現對不同能量X射線(xiàn)分別檢測的能量色散譜儀，簡(jiǎn)稱(chēng)能譜儀（energy dispersive spectrometer, EDS）。
?。?）波譜儀
波譜儀主要由分光晶體、X射線(xiàn)探測器和數據處理系統組成；波譜儀的工作原理是：根據布拉格定律，從試樣中發(fā)出的特征X射線(xiàn)，經(jīng)過(guò)一定晶面間距d的晶體分光，波長(cháng)λ 不同
的特征X射線(xiàn)將有不同的衍射角 θ。 通過(guò)連續地改變θ，就可以在與X射線(xiàn)入射方向呈2 θ的位置上測到不同波長(cháng)λ的特征X射線(xiàn)信號。
?。?）能譜儀
圖2 能譜儀結構框圖
能譜儀主要由X射線(xiàn)探測器、 前置放大器、脈沖信號處理單元、模數轉換器、多道分析器、小型計算機、顯示記錄系統等組成，能譜儀的關(guān)鍵部件是鋰漂移硅半導體探測器，習慣上記作Si（Li）探測器。能譜儀的工作原理是以電荷脈沖高度為依據將每個(gè)脈沖分類(lèi)，歸入具有不同 能量跨度的“道”，以“道”即能量為橫坐標，以進(jìn)入該“道”的電荷脈沖數為縱坐標，得到樣品的能譜圖。
3、波普儀與能譜儀的主要性能比較
表1 波普儀與能譜儀的主要性能
| 比較內容 |
WDS |
EDS |
| 元素分析范圍 |
4Be－92U |
4Be－92U |
| 定量分析速度 |
慢 |
快 |
| 分辨率 |
高（≈5eV） |
低（130 eV） |
| 檢測極限 |
10-2（%） |
10-1（%） |
| 定量分析準確度 |
高 |
低 |
| X射線(xiàn)收集效率 |
低 |
高 |
| 峰背比（WDS/EDS） |
10 |
1 |
4、電子探針顯微分析的兩種方法
電子探針?lè )治鲇袃煞N基本分析方法：定性分析和定量分析。
?。?）定性分析
定性分析是對試樣某一選定點(diǎn)（區域） 進(jìn)行定性成分分析，以確定點(diǎn)區域內存在的元素。
定性分析的原理：用光學(xué)顯微鏡或在熒光屏顯示的圖像上選定需要分析的點(diǎn)，使聚焦電子束照射在該點(diǎn)上，激發(fā)該點(diǎn)試樣元素的特征X射線(xiàn)。用X射線(xiàn)譜儀探測并顯示X射線(xiàn)譜，根據譜線(xiàn)峰值位置波長(cháng)（或能量）確定分析點(diǎn)（區域）試樣中存在的元素。
X射線(xiàn)的對應的能量可以表示為：E=hv，式中：E為X射線(xiàn)的能量；h為普朗克常數?？梢钥闯鯴射線(xiàn)的能量與頻率存在一一對應的關(guān)系，這是能譜儀定性分析的基本原理。
?。?）定量分析
穩定電子束照射下，X射線(xiàn)譜扣除背景計數后，各元素同類(lèi)特征譜線(xiàn)（常用Kα線(xiàn)）的強度值應與它們濃度相對應。
粗略近似，背景校正后的強度測量值I 與其濃度C成正比
Ia：Ib…：Ii：…Ij＝Ca：Cb…：Ci…Cj；元素I 的濃度Ci 可由強度I 的歸一化加以計算：
 5、電子探針顯微分析的兩種掃描方式
電子探針?lè )治鲇袃煞N掃描方式：線(xiàn)掃描分析和面掃描分析。
?。?）線(xiàn)掃面分析
使聚焦電子束在試樣觀(guān)察區內沿一選定直線(xiàn)（穿越粒子或界面）進(jìn)行慢掃描。
X射線(xiàn)譜儀處于探測某已知元素特征X射線(xiàn)狀態(tài)，得出反映該元素含量變化的特征X射線(xiàn)強度沿試樣掃描線(xiàn)的分布。
X射線(xiàn)譜儀處于探測未知元素狀態(tài)，得出沿掃描線(xiàn)的元素分布圖，即該線(xiàn)上包含有哪些元素。
?。?）面掃描分析
聚焦電子束作二維光柵掃描；X射線(xiàn)譜儀處于探測某一元素 特征X射線(xiàn)狀態(tài)，得到由許多亮點(diǎn)組成的圖像，即X射線(xiàn)掃描像或元素面分布圖像。
元素含量多，亮點(diǎn)密集。根據圖像上亮點(diǎn)的疏密和分布，確定該元素在試樣中分布：亮區代表元素含量高，灰區代表含量低，黑區代表含量很低或不存在。
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