Elektronenstrahlmikroanalyse

Die Elektronenstrahlmikroanalyse (engl. electron probe micro analysis, EPMA, oder engl. x-ray microanalysis) dient primär der zerstörungsfreien Analyse von Festkörperoberflächen mit lateraler Auflösung bis zu 1 µm.

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Das Prinzip beruht auf der wellenlängendispersiven Analyse (WDS oder auch WDX) der von der Probe aufgrund Beschuss mit einem Elektronenstrahl emittierten charakteristischen Röntgenstrahlung. Auf diese Weise sind Elemente ab Ordnungszahl 4 (Beryllium) detektierbar. Die relative Nachweisgrenze beträgt bei Elementen 0,01 Gew.%, was einer absoluten Nachweisgrenze von 10 ^{− 14} bis 10 ^{− 15} g entspricht.

Gegenüber energiedispersiven Systemen (EDS oder auch EDX), die häufig an Elektronenmikroskopen zu finden sind, ist die Nachweisempfindlichkeit mit einem WDS eine Größenordnung besser bei gleichzeitig höherer spektraler Auflösung des Röntgenspektrums.

Beim WDS wird die Röntgenstrahlung durch Beugung an natürlichen oder synthetischen Kristallen in die spektralen Bestandteile zerlegt (Welleneigenschaft der Röntgenstrahlung → Welle-Teilchen-Dualismus). Dabei wird das Spektrometer immer auf eine Wellenlänge eingestellt und somit die charakteristische Röntgenstrahlung eines Elementes analysiert. Beim EDS wird die Ionisationsfähigkeit der Röntgenstrahlung ausgenutzt. In einem Kristall (meist Si) wird für jedes einzeln registrierte Röntgenquant eine Anzahl von Ionisationen erzeugt. Die jeweils proportional zur Energie des Röntgenquants entstandene Ladungsmenge wird elektronisch ausgemessen (Röntgenstrahlung als Teilchen mit einer bestimmten Energie → Welle-Teilchen-Dualismus) und in einem Vielkanalanalysator als Spektrum dargestellt. Damit erlaubt ein EDS die Messung des gesamten Röntgenspektrums der analysierten Probenstelle und damit die Analyse aller Elemente gleichzeitig.

Parallel zum Oberflächenabbild können Elementverteilungen aufgenommen werden.

Siehe auch

• Rasterelektronenmikroskop

• MIKROANALYTIK.DE - weitere Informationen über die Themen Elektronenstrahlmikroanalyse und EDX

Literatur

• Frank Eggert: Standardfreie Elektronenstrahl- Mikroanalyse mit dem EDX im Rasterelektronenmikroskop. BoD, Norderstedt, 2005, 188 Seiten, ISBN 3-8334-2599-7