Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Том 1 - Гоулдстей Дж.
Скачать (прямая ссылка):
56
Глава 7
вать эффект поглощения, он особенно перспективен для анализа грубых
массивных образцов (табл. 7.11), анализ которых является наиболее
трудным. Из табл. 7.11 видно, что использование простой нормировки в
анализе поверхности излома приводит к ошибкам, в то же время применение
P/В-метода уменьшает относительную ошибку до приемлемого уровня.
7.5.3. Обсуждение
Методы анализа частиц и грубых поверхностей - это область, которая еще
продолжает свое развитие. Метод отношения пик/фон подает большие надежды,
но необходимы дополнительные исследования, в частности определение
гистограммы ошибок, получаемых при анализе образцов известного состава с
грубой поверхностью. Даже в том случае, если разработан "совершенный"
метод анализа, при анализе грубых образцов и частиц исследователя
подстерегают ловушки, которые он практически не может контролировать.
Если вернуться к рис. 7.20, становится очевидно, что могут возникнуть
ситуации, в которых электрон, рассеянный исследуемой областью, может
возбуждать близлежащие области с другим составом, так что в спектре
присутствует рентгеновское излучение от двух разнородных по составу
областей. Такой спектр нельзя подвергнуть обработке, обратной свертке,
поскольку неизвестны относительные вклады компонентов. Аналогично при
анализе негомогенных частиц, которые часто наблюдаются на практике,
область взаимодействия электронов может распространяться из интересуемой
области в соседние области с другим составом, приводя к появлению
сложного спектра, не поддающегося анализу.
Для очень малых частиц (толщиной менее 0,2 мкм) уместна другая стратегия
анализа. Для анализа таких тонких частиц лучше всего использовать методы,
разработанные для анализа тонких пленок, которые будут обсуждаться в
следующем разделе.
7.6. АНАЛИЗ ТОНКИХ ПЛЕНОК И ФОЛЬГ
Образец считается тонкой пленкой, если его толщина меньше продольного
размера области взаимодействия электронов в массивном объекте одинакового
состава. Поперечные размеры пленки практически бесконечны по сравнению с
поперечным размером пучка. Тонкие слои на толстой непрозрачной для
электронов подложке принято называть пленками, а слои без подложки -
фольгами. Если пленка или фольга анализируется при стандартных энергиях
пучка (15-30 кэВ) с использованием массивных эталонов и если состав
рассчитывается методом трех поправок или методом a-коэффициентов, то
суммарная концентрация будет меньше 100%. Нормировка результатов к
Количественный рентгеновский микроанализ
57
100% может привести к значительным относительным ошибкам и поэтому
нецелесообразна. Для фольги или пленок промежуточной толщины может быть
эффективным использование более низких энергий пучка, например 10 кэВ,
так как этим можно уменьшить глубину проникновения пучка для того, чтобы
объем взаимодействия находился полностью в тонком объекте. Для очень
тонких образцов стандартные методы анализа массивных образцов непригодны
и необходима разработка соответствующих аналитических методов. Методы
анализа значительно отличаются в зависимости от того, что представляет
собой образец- фольгу или пленку.
7.6.1. Тонкие фольги
Анализ образцов в виде тонкой фольги представляет собой простейшую
аналитическую проблему. До некоторой степени микрорентгеноспектральный
анализ образцов в виде тонкой фольги проще, чем анализ плоских массивных
образцов. Когда образец очень тонкий, упругое рассеяние и потери энергии
уменьшаются до такой степени, что эффекты атомного номера исключаются или
в лучшем случае оказываются второстепенными. Поскольку сечения как
упругого, так и неупругого рассеяния уменьшаются с увеличением энергии
пучка, образцы в виде тонкой фольги лучше всего анализировать с помощью
аналитического электронного микроскопа (АЭМ), который обычно представляет
собой комбинацию просвечивающего и просвечивающего растрового электронных
микроскопов, работающих при ускоряющем напряжении 100 кВ и снабженных
рентгеновским спектрометром с дисперсией по энергии. В случае отсутствия
АЭМ можно использовать РЭМ или рентгеновский микроанализатор, работающий
при ускоряющем напряжении 40-60 кВ, хотя роль эффектов атомного номера в
зависимости от состава фольги или ее толщины может стать значительной.
Как поглощение, так и флуоресценция также становятся незначительными для
тонкой фольги в зависимости только от толщины фольги и независимо от
энергии пучка. Таким образом, при анализе образцов в виде тонкой фольги
можно пренебречь всеми матричными эффектами - влиянием атомного номера,
поглощением и флуоресценцией, на которые должна вводиться поправка при
анализе массивных образцов. В результате анализ тонкой фольги можно
провести при помощи простого метода относительной чувствительности [169,
170].
Фактор относительной элементарной чувствительности kAB (фактор Клиффа -
Лоримера) для элемента А по отношению к элементу В есть
^ав = (Сл/Св) (/в//д), (7-45)
58
Глава 7
где С а - весовая доля элемента А, 1А - скорректированная на фон
