SEM-EDS技术在表面成分分析中的应用
扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)是现代材料分析领域比较常见的两种分析设备,基本上都是组合在一起使用的,功能非常强大,即能观察样品的表面形貌又能对微区进行成分分析。因为特征X射线主要从微米级深度射出,SEM-EDS技术用于成分分析时,属于体分析,SEM所用的加速电压一般20kV左右。因此,目前很少有人研究低加速电压下的SEM-EDS技术。本论文尝试使用更低的加速电压对材料进行分析,希望能获得表面的特征X射线用以分析,探索SEM-EDS在表面成分分析中的应用。研究的主要内容有使用SEM-EDS技术分析纳米薄膜材料的组成、计算能体现表面灵敏度的电子的非弹性散射平均自由程(IMFP)、尝试分析多层膜。主要研究手段就是使用SEM-EDS进行成分分析、对成分信息进行适当处理等。研究结果表明:(1)对于厚度为100nm左右的SiO2、Al2O3薄膜,SEM-EDS成分分析技术能基本准确地表征元素的原子组成,当所测薄膜厚度小于100nm时,随着膜厚的减小,SEM-EDS技术越不能准确表征原子组成,通过研究表明,当薄膜厚度从100nm到几百纳米,SEM-EDS技术完全能胜任检测工作;(2)基于SEM-EDS技术所测的标准材料的成分信息,结合一些理论和方法,还有利用计算机的超强处理能力,电子的非弹性散射平均自由程是可以得到的。(3)对于多层膜的分析,通过使用不同的SEM加速电压,电子束打到不同深度,得到各元素浓度随加速电压的变化曲线,进而可以判断出哪些元素属于哪些层。
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