Análisis cuantitativo con ESPRIT

Rápido, fiable y preciso

Comparación de cuantificación con y sin estándares, usando un acero Cr-Ni como ejemplo

Stainless Steel Spectrum
Spectrum of the stainless steel sample
used for analysis

La precisión y exactitud de la cuantificación con y sin estándares es uno de los aspectos más tratados en el análisis cuantitativo de EDS. El ejemplo que se describe a continuación, un análisis de un acero inoxidable, se centra en las posibilidades, posibles dificultades y la calidad de los resultados.

Hay dos factores que influyen de forma decisiva en la precisión de la cuantificación: la exactitud de la identificación de los elementos y la precisión en la deconvolución de picos. El acero inoxidable puede contener varios elementos en una concentración por debajo del 1%. Estos elementos pueden pasar fácilmente desapercibidos. El solapamiento de picos ocurre con mucha frecuencia en una muestra de acero, sobre todo en el rango medio de número atómico (24–28), donde las líneas Kß de los elementos más ligeros se solapan con la línea Kα del siguiente elemento más pesado. Esto podría conducir a errores, si el elemento más pesado se encuentra en concentración baja.

Conclusiones del análisis:

  • La identificación automática de picos suele dar lugar a resultados no satisfactorios si la concentración de los elementos es baja. En este caso, la eficiente herramienta de deconvolución de ESPRIT ayuda a identificar los elementos con concentraciones bajas.
  • Los buenos resultados obtenidos con un análisis sin estándares pueden ser mejorados de la siguiente forma:
    a) Empezar con una cuantificación sin estándares
    b) Usar los resultados para la selección de los estándares adecuados
    c) Continuar con un análisis con estándares
    Para ello se puede utilizar la extraordinaria cuantificación híbrida de ESPRIT, que combina el análisis verdaderamente sin estándares con el análisis con estándares de elementos para los cuales existen estándares disponibles.
  • Los resultados del análisis sin estándares P/B-ZAF de ESPRIT se pueden mejorar utilizando referencias. Esto es especialmente útil en el análisis de muestras irregulares.

Cuantificación de elementos ligeros con TQuant: Análisis de nitruro de boro (BN) con diferentes voltajes de aceleración

BN Spectra for Quantification with TQuant
BN spectrum normalized with respect
to the zero peak to indicate overall
spectrum change according to variation of
overvoltage: 3 kV (red), 5 kV (blue outline),
10 kV ( green outline), 20 kV (yellow)

TQuant es la rutina de cuantificación para elementos ligeros/ para el rango energético bajo que ahora forma parte del software de ESPRIT para cuantificación sin estándares. En este ejemplo, se utiliza esta rutina para el análisis de nitruro de boro a diferentes voltajes de aceleración. El nitruro de boro (BN), cuyos elementos se encuentran en una proporción 50:50 %atómico, presenta dos picos, el pico B-K a 183 eV y el pico N-K a 392 eV. Los dos se encuentran en el rango energético bajo, lo que significa que hay tener en cuenta ciertos factores que inluyen la intensidad de los picos:

  • La eficiencia del detector
  • La absorción de la radiación generada dentro de la muestra
  • Sobretensión (Voltaje de aceleración del SEM, que debería ser 2,5 ó 3 veces la energía del pico de interés en keV)

Resumiendo, esto significa que no es posible determinar las concentraciones de los elementos en un espectro de elmentos ligeros teniendo en cuenta la altura de los picos. En este caso, es necesario utilizar una rutina de cuantificación adaptada, como TQuant, para determinar estas concentraciones correctamente, es decir, a voltajes diferentes:

Resultados de cuantificación de espectros de BN
Voltaje de aceleración/ kVBoro / at.%Nitrógeno / at.%
350,749,3
550,449,6
1050,549,5
2051,248,8

Descargue la nota de aplicación correspondiente #09 (PDF, inglés)

Análisis de rayos X avanzado de elementos ligeros y en el rango energético bajo de un material de cerámica TiB2-TiC-SiC usando la formación de imágenes espectrales con EDS

Ceramic Sample Image with Analysis Locations
Image of the ceramic sample analyzed.
Green squares indicate areas, where
spectra were obtained

Este ejemplo se centra en el problema analítico de la cuantificación sin estándares en el rango energético bajo. El reto principal son los efectos de absorción y las dificultades de cálculo del fondo debido a los altos bordes de absorción. Para resolver este problema, se hizo uso de la eficiente herramienta para la cuantificación de elementos ligeros TQuant.

La muestra a analizar es un material de cerámica duro sintetizado, compuesto principalmente por diboruro de titanio (TiB2), carburo de titanio (TiC), carburo de silicio (SiC) y una serie de elementos en concentraciones bajas. Se analizó una sección pulida pero sin revestimiento de este material.

El objetivo era cuantificar los espectros de área de los puntos señalados en la figura superior. Los espectros se extrajeron de regiones con la misma composición de un HyperMap que se adquirió de la misma muestra. Se combinaron los espectros de 16 píxeles para mejorar la estadística, aunque aun así contienen solo entre 5.000 y 9.000 impulsos y corresponden a menos de 0,5 s de tiempo de medición. Se cuantificaron cinco de estos espectros de área. Los valores medios y las desviaciones se muestran en la tabla de abajo. "s" es la desviación estándar y "Desviación" es la desviación relativa, la diferencia entre el resultado de cuantificación y el valor estequiométrico esperado:

Resultados de cuantificación TiB2
Esperado
/ at.%
Medido
/ at.%
s
/ ±at. %
Desviación
/ %
B66,768,10,72,1
Ti33,331,90,7-4,2
Resultados de cuantificación TiC
Esperado
/ at.%
Medido
/ at.%
s
/ ±at. %
Desviación
/ %
C50,049,81,2-0,4
Ti50,050,21,20,4
Resultados de cuantificación SiC
Esperado
/ at.%
Medido
/ at.%
s
/ ±at. %
Desviación
/ %
C50,050,91,11,8
Si50,049,11,1-1,8

 

Estos valores muestran que con TQuant se obtinen resultados fiables en la cuantificación sin estándares, incluso bajo circunstancias de análisis adversas, como las descritas en este ejemplo.

Descargue la nota de aplicación correspondiente #10 (PDF, inglés)