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能量色散X射線譜

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大西洋中脊盲蝦外殼的能量散射X射線譜[1]。大部分的峰都來自於電子躍遷到K電子層發出的X射線(Kα線和Kβ線);其中一個峰來自於鐵的L電子層。

能量散射X射線譜(Energy-dispersive X-ray spectroscopy,英文縮寫有EDSEDX、EDXSXEDS),有時也被稱作能量散射X射線分析energy dispersive X-ray analysisEDXA)或能量散射X射線微量分析energy dispersive X-ray microanalysisEDXMA)是一種用於元素分析化學表徵的分析手段。該手段通過收集X射線機或其他X射線源產生的X射線和樣品交互作用時發出的X射線進行分析。由於不同元素因原子結構不同而發射譜各異,所以可以通過分析X射線譜分辨樣品所含的不同成分[2]

激發出樣品的特徵X射線一般需要能量很高的電子束、質子束或X射線。首先,入射的電子(或質子、光子)激發出基態原子的內層電子。內層電子在離開原子後會留下電洞。外層的、處於較高能階的電子在填充這些低能階電洞的時候,多餘能量可能會以X射線形式放出。能量散射X射線譜儀收集測量的就是這些X射線的能量和強度。由於這些X射線的能量分布可以反映特定元素的原子特徵,能量散射X射線譜可被用於測定樣品中的元素組成[2]

設備構成

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能量色散X射線譜主要由以下四部分組成:

  1. 激發源(電子束或X射線源)
  2. X射線探測器
  3. 脈衝處理器
  4. 分析儀[3]

電子束激發源被用於電子顯微鏡掃描電子顯微鏡和掃描透射電子顯微鏡中,而X射線激發源被用於X射線螢光光譜儀中。X射線探測器可將X射線能量轉換為電信號;信號隨後被發送至脈衝處理器進行測量並傳送到分析儀進行分析。過去最常見的探測器是矽鋰(SiLi)探測器,需要用液氮冷卻才能工作。如今的新系統常配置矽漂移探測器英語silicon drift detectors,計數速度更快,且僅需在熱電冷卻(甚至於室溫)下就可以工作。[4]

其他相關技術

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能量色散X射線譜的原理

高能階的電子在填充低能階的電洞時所出現的能量差不一定都以X射線的形式放出,也可以轉嫁給另一外層電子,使其獲得足夠的能量而逸出原子。這類逸出的電子被稱作奧杰電子,而通過測量奧杰電子對樣品進行分析的手段被稱作奧杰電子能譜學(AES)。[5]

X射線光電子能譜學(XPS)是另一種和能量色散X射線譜相關的分析手段,測量的是被X射線激發的內層電子的能量。XPS可用於測定樣品的化學組分;通過對化學位移的測量還可以分析特定元素所處的化學環境,由此確定該樣品的實驗式[6]

能量色散X射線譜(EDS)常常被拿來和波長色散X射線光譜(WDS)相互對比。WDS和EDS不同的地方在於,WDS利用X射線在特定晶體上的繞射將不同波長的X射線分離開來進行測量。WDS的能量解析度最高可達到幾個eV,高於EDS的解析度(130eV)兩個數量級[7]。WDS也沒有EDS中常出現的一些非實驗因素,例如和峰(sum peak)、逃逸峰(escape peak)、重疊峰等等。但WDS所需的實驗週期較長,且需要經過培訓才能熟練操作,因此EDS較WDS來說更為常見。

另見

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參考資料

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  1. ^ Corbari, L; et al. Iron oxide deposits associated with the ectosymbiotic bacteria in the hydrothermal vent shrimp Rimicaris exoculata (PDF). Biogeosciences. 2008, 5 (5): 1295–1310 [2018-11-28]. doi:10.5194/bg-5-1295-2008. (原始內容 (PDF)存檔於2020-05-16). 
  2. ^ 2.0 2.1 Joseph Goldstein. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. Springer. 2003 [26 May 2012]. ISBN 978-0-306-47292-3. (原始內容存檔於2021-04-27). 
  3. ^ Elements of modern X-ray physics 2nd. Wiley. ISBN 0470973943. 
  4. ^ Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis 3rd. Kluwer Academic/Plenum Publishers. 2003: 349. ISBN 9780306472923. 
  5. ^ Surface science : an introduction. Springer. 2003: 82. ISBN 3540005455. 
  6. ^ Surface science : an introduction. Springer. 2003: 101-105. ISBN 3540005455. 
  7. ^ Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis 3rd. Kluwer Academic/Plenum Publishers. 2003: 341. ISBN 9780306472923. 

外部連結

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