扫描电子显微镜(SEM)成像利用二次电子(SE)和背散射电子(BSE)探测器来观察样品表面的特性。SE图像能够提供表面形貌的精细细节,而BSE图像则提供材料的原子衬度。在两种模式下进行图像采集(通常为1024x786像素或1920x1080像素)通常需要30~120秒,生成的是灰度图,无法提供样品详细的化学成分信息。
XFlash® FlatQUAD EDS探测器具有独特的几何结构,四个环形布置的SDD芯片伸入极靴下方,靠近样品(约2–3毫米),并且具有非常高的检出角(高达80°)。这种几何结构使得XFlash® FlatQUAD拥有更大的立体角(高达1.1 sr),在市场上的SEM EDS探测器中具有无与伦比的灵敏度。高灵敏度和超快速数据采集速度可实现高达320万计数/秒(cps)的输出计数率。这使得用户能够在几秒钟内获得样品表面的“元素快照”或单帧EDS图谱,从而获得相应的高分辨率元素面分布。
除了常规的高分辨率SEM灰度图像外,由XFlash® FlatQUAD探测器和ESPRIT软件组成的QUANTAX FlatQUAD系统能够在几秒钟内以高分辨率获取完整的EDS面分布图。该高质量的EDS面分布图包含元素分布图和叠加的SEM图像,以及图中每个像素的完整EDS谱图。可以从元素分布图中选定区域提取谱图以进行局部定量分析;也可对整个面分布图进行定量分析。全息面分布(“Hypermap”)能够实现常规SEM成像无法完成的全面化学分析。
在本案例中, 15 kV 3nA的条件下仅用36秒就快速完成了一幅元素分布图的采集。输入计数率超过了3,100,000 cps,仅在几秒钟内就收集了总共2800万计数。
由于该材料具有高度异质性,包含低密度和高密度元素,BSE成像无法分辨材料中的某些化学差异。另一方面,元素快照,即单帧EDS面分布图,即使在高采图速度下也能清晰的区分化学成分分布。值得注意的是,即使在800×600 µm的相对较大视场下,仍能区分宽度小至700-1400 nm的特征的化学成分。