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第八章 电子探针、扫描电镜显微分析中国科学院上海硅酸盐所李香庭1 概论1.1 概述电子探针是电子探针X射线显微分析仪的简称，英文缩写为EPMA(Electron probe X-ray microanalyser)，扫描电子显微境英文缩写为SEM（Scanning Electron Microscope）。
这两种仪器是分别发展起来的，但现在的EPMA都具有SEM的图像观察、分析功能，SEM也具有EPMA的成分分析功能，这两种仪器的基本构造、分析原理及功能日趋相同。
特别是现代能谱仪，英文缩写为EDS（Energy Dispersive Spectrometer）与SEM组合，不但可以进行较准确的成分分析，而且一般都具有很强的图像分析和图像处理功能。
由于EDS分析速度快等特点，现在EPMA通常也与EDS组合。
虽然EDS的定量分析准确度和检测极限都不如EPMA的波谱仪（Wavelength Dispersive Spectrometer ，缩写为WDS）高，但完全可以满足一般样品的成分分析要求。
由于EPMA与SEM设计的初衷不同，所以二者还有一定差别，例如SEM以观察样品形貌特征为主，电子光学系统的设计注重图像质量，图像的分辨率高、景深大。
现在钨灯丝SEM的二次电子像分辨率可达3nm，场发射SEM二次电子像分辨率可达1nm。
由于SEM一般不安装WDS，所以真空腔体小，腔体可以保持较高真空度；另外，图像观察所使用的电子束电流小，电子光路及光阑等不易污染，使图像质量较长时间保持良好的状态。
EPMA一般以成分分析为主，必须有WDS进行元素成分分析，真空腔体大，成分分析时电子束电流大，所以电子光路、光阑等易污染，图像质量下降速度快，需经常清洗光路和光阑，通常EPMA二次电子像分辨率为6nm。
EPMA附有光学显微镜，用于直接观察和寻找样品分析点，使样品分析点处于聚焦园（罗兰园）上，以保证成分定量分析的准确度。
EPMA和SEM都是用聚焦得很细的电子束照射被检测的样品表面，用X射线能谱仪或波谱仪，测量电子与样品相互作用所产生的特征X射线的波长与强度，从而对微小区域所含元素进行定性或定量分析，并可以用二次电子或背散射电子等进行形貌观察。
EPMA的原理和应用1. 介绍电子探针显微分析（EPMA）是一种用于分析化学元素组成和形态的表面分析技术。
它可以通过扫描样品表面发射的X射线来测量样品的元素组成，并且能够提供高分辨率的成分和形貌图像。
EPMA在材料科学、地球科学、生命科学等领域得到广泛应用。
2. 原理电子探针显微分析的基本原理是利用电子束与样品进行相互作用产生的信号进行分析。
主要有以下几个步骤：2.1. 电子束激发和激发过程EPMA使用加速电子束激发样品中的原子并使其跃迁到高能级，从而产生特定的辐射。
这种辐射包括X射线和特征的荧光辐射。
根据横向和纵向扫描电子束，可以获取元素分布和形貌信息。
2.2. X射线的发射和探测样品受到电子束激发后，产生的X射线能量是特定元素的特征能谱。
通过在样品上移动探测器来测量X射线的能量和强度，进而确定元素的存在和相对含量。
2.3. 成分分析通过与标准样品对比，可以利用X射线的能谱进行成分分析。
EPMA的分辨率较高，可以检测到微量元素，并且可以定性和定量地分析样品中的各种元素。
3. 应用EPMA在材料科学、地球科学和生命科学等领域广泛应用。
以下是EPMA常见的应用：3.1. 材料科学EPMA可用于分析材料组成和结构。
它可以对金属、合金、陶瓷等材料进行成分分析和像素级元素分布分析。
EPMA还可用于材料的质量控制和缺陷分析。
3.2. 地球科学EPMA在地球科学领域的应用非常广泛。
它可以用于岩石、矿石和矿物的成分分析、晶体形貌分析、地球化学分析和矿物相变研究等方面。
3.3. 生命科学EPMA被广泛应用于生命科学研究中。
它可以用于细胞、组织或生物材料的化学元素成分分析，从而揭示细胞或生物体内部的化学成分分布和变化。
4. 优点和限制4.1. 优点•高分辨率：EPMA可以提供高分辨率的成分和形貌图像。
•定性和定量分析：EPMA可定性和定量地分析样品中的元素。
•微量元素检测：EPMA能够检测到微量元素的存在。
4.2. 限制•样品制备：EPMA需要对样品进行制备，如剖面制备和磨片制备等。
