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XTrace-基于SEM高性能微區(qū)熒光光譜儀

   XTrace是一款可搭配在任意一臺具有傾斜法蘭槽 SEM上的微焦點Ｘ射線源,。利用該設(shè)備可使SEM具備完整意義上的微區(qū) XRF光譜分析能力,。對于中等元素至重元素范圍內(nèi)的元素，其檢測限提高了 20-50倍,。此外,，因為Ｘ射線的信號激發(fā)深度深于電子束,，利用該設(shè)備還可以檢測更深層次樣品的信息。

  本設(shè)備采用了Ｘ射線毛細導(dǎo)管技術(shù),，利用該技術(shù),，即使在非常小的樣品區(qū)域也能產(chǎn)生很高的熒光強度。Ｘ射線毛細導(dǎo)管將Ｘ射線源的大部分射線收集,，并將其聚焦成直徑35微米的一個Ｘ射線點,。
      利用QUANTAX EDS*系統(tǒng)的 XFlash?系列電制冷能譜探頭即可對所產(chǎn)生的Ｘ射線熒光光譜進行采集。 XFlash?電制冷能譜探頭使整個系統(tǒng)具備了非常高的能量分辨率,，同時兼具了強大的信號采集能力,。比如，利用有效面積 30 mm2的探頭在分析金屬元素時的輸入計數(shù)率可達 40 kcps,。
      Ｘ射線毛細導(dǎo)管技術(shù)使熒光強度得到極大的增強,，同時，熒光光譜的背底較低,，這些都提高了系統(tǒng)對痕量元素的敏感度,。相較于電子束激發(fā)的信號，其檢測限可提高 20-50倍,。而且,，因為Ｘ射線源激發(fā)信號對于高原子序數(shù)元素更有效，所以高原子序數(shù)元素檢測限可提高至 10ppm,。
       QUANTAX能譜儀系統(tǒng)和微區(qū)熒光光譜儀系統(tǒng)可在同一用戶界面內(nèi)結(jié)合使用,，從而互相補強，實現(xiàn)定量分析結(jié)果的**化,。

用戶友好型設(shè)計
聚焦于分析任務(wù),，而非繁瑣的系統(tǒng)設(shè)置
       利用ESPRIT HyperMap進行面分布分析的同時采集了所有的數(shù)據(jù)并存儲，便于后續(xù)的離線分析,。
       樣品可利用 EDS系統(tǒng)和 micro-XRF系統(tǒng)并行進行分析,，而無需任何的樣品移動。
       兩種分析方法無縫整合在同一分析軟件 ESPRIT中,，切換分析方法只需輕點鼠標(biāo)。
       XTrace不會干擾任何 SEM及EDS操作,。
僅需點滴投入,，即可獲得獨立微區(qū)熒光光譜儀的強大功能
       分析結(jié)果可與獨立系統(tǒng)媲美。
       樣品傾斜后可對更大區(qū)域進行面分布
       提供三個初級濾片以壓制衍射峰
       直接利用掃描電鏡樣品臺,，無需其他的樣品臺裝置,。
       通過掃描電鏡樣品臺的旋轉(zhuǎn)輕松避免譜圖中衍射峰的出現(xiàn)。
       可傾斜樣品以獲得*小束斑直徑,。

樣品傾斜前后分辨率比較
（樣品：鉻星狀線條掃描步長： 25 μm左圖：樣品臺未傾斜右圖：樣品臺傾斜 30°以朝向Ｘ射線源,，顯示了更好的空間分辨率。）

原理圖

應(yīng)用實例
      XTrace極大地擴展了掃描電鏡元素分析的靈活性。其應(yīng)用領(lǐng)域包括元素分析（金屬,、催化劑等）,，法醫(yī)學(xué)（涂料、玻璃,、槍擊殘留物等）,，地質(zhì)學(xué)及其它很多領(lǐng)域。
多層樣品的表征
      利用XTrace對多層樣品進行分析具有特別的優(yōu)勢,。因為多層樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,，僅僅利用能譜儀可能無法觀測到其中的部分結(jié)構(gòu)。

銅的單一元素分布圖
（樣品：PCB多層板左圖：光學(xué)圖像,；右圖：二次電子圖像）

（左圖: 二次電子圖像區(qū)域中銅元素的微區(qū)熒光光譜面分布圖,。白色矩形區(qū)域為右圖能譜儀面分布分析區(qū)域。右圖: 二次電子圖像與能譜儀銅元素面分布圖疊合圖像,。白色箭頭所指區(qū)域為焊點,，其在微區(qū)熒光光譜面分布圖中可見，但能譜面分布圖中卻觀察不到這些焊點,。出現(xiàn)這種差異的原因在于Ｘ射線所激發(fā)出信號的深度更深,。 ）

樣品的多重元素分布圖
（Micro-XRF (左)和EDS (右) 的多重元素面分布圖。圖中顯示了 Cu元素,、 Ba元素,、 Au元素和Al元素。從兩圖對比可以看出,，Au元素存在的位置遠比能譜儀元素面分布圖中所顯示的多,。）

窮竭其里，讓掃描電鏡能做的更多

（銅合金照片（左）及其 XRF譜圖和EDS譜圖的比較（右）,。從紅色XRF譜圖中可看到該樣品中存在很多的痕量元素,。從 XRF譜圖的定量分析結(jié)果可知該樣品為黃銅 (CuZn33)。）

可靠性更高的金屬和合金鑒別
       微區(qū)XRF的高敏感性使其非常適合于合金,，尤其是金屬小顆粒,，比如發(fā)動機磨損產(chǎn)生的碎片等物質(zhì)的分析及鑒定。
PCB板元件及電路的分析
       利用XRF對于痕量元素的高靈敏度及信號激發(fā)深度的長處來分析此類樣品具有特別的優(yōu)勢,。 PCB板可能含有被 RoHS指令禁止的有害元素,。這些元素可以被微區(qū) XRF更可靠地檢測出來，特別是 RoHS等指令要求設(shè)備具有非常低的檢測限,。
聚合物中的金屬及有害元素
       聚合物通常被工程采用以實現(xiàn)特定的目的,。其中就包含了利用金屬和礦物作為添加物來實現(xiàn)工程目的。利用 XTrace即可探測聚合物中的添加物并表征出其面分布情況,。比如,， RoHS指令中對玩具類商品的檢測,。

PCBd的微區(qū)XRF和EDS面分布分析
（對于同一 PCB樣品區(qū)域的微區(qū) XRF (上圖) 和EDS (下圖)元素面分布圖。兩種分析均采用同一顏色標(biāo)識同一元素,。兩幅圖中可觀察到的不同顏色差異來自于Ｘ射線對于樣品更深的穿透深度,。銅元素明顯地富集在更深的結(jié)構(gòu)層。微區(qū) XRF面分布圖中的陰影來自于相對于樣品表面傾斜的Ｘ射線源與樣品表面凹凸不平的形貌特征,。陰影效應(yīng)可通過樣品傾斜朝向Ｘ射線源以減少影響,。） 

聚合物的圖像及譜圖
一種用于金屬及有害元素檢測測試的標(biāo)準(zhǔn)有機物光學(xué)圖像照片?(左) 和譜圖 (右)。微區(qū) XRF譜圖?(紅色) 顯示了 Ni,、Hg,、Pb及 Br等痕量元素的存在。而這些元素利用 EDS? (藍色) 均無法探測出來,。兩種譜圖的采集條件相同,，均為輸入計數(shù)率 6 kcps的情況下采集了300秒。

熟悉的操作界面
      XTrace分析軟件與布魯克其它微分析設(shè)備軟件 EDS, WDS和EBSD一起集成在 ESPRIT軟件中,。該集成軟件為用戶提供了****的便利性
     （1）所有的分析工具操作均在同一界面下進行
     （2）不同分析工具間的操作切換只需輕點鼠標(biāo)
     （3）對已同一樣品位置可實現(xiàn)不同分析方法的直接應(yīng)用,，無需任何樣品移動
     （4）可將不同分析方法取得的結(jié)果輕松整合在一起
       對于XTrace用戶來說，另一個特別的優(yōu)勢就是用戶可以將 EDS和微區(qū) XRF的定量分析結(jié)果互相結(jié)合以得到更可靠的定量分析結(jié)果,。
至強組合 – XRF和EDS定量方法結(jié)合以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果
      ESPRIT對微區(qū) XRF譜圖進行分析時采用了一種先進的無標(biāo)樣基礎(chǔ)參數(shù)法 (Fundamental Parameter,，F(xiàn)P)以得到準(zhǔn)確、可靠的定量分析結(jié)果,。當(dāng)然,，還可利用校準(zhǔn)標(biāo)樣進行進一步的優(yōu)化。
      利用ESPRIT軟件可同時使用微區(qū) XRF和EDS的定量結(jié)果,，從而使兩種分析方法的優(yōu)勢均得以體現(xiàn),。對于輕元素， EDS定量分析結(jié)果很可靠,；同時,，微區(qū) XRF在分析中等元素或重元素時其檢測限低至 10 ppm。這就意味著利用 ESPRIT軟件將 EDS和微區(qū) XRF的定量結(jié)果結(jié)合以后,，可得到迄今為止所有其它能量色散譜儀從未得到過的精確結(jié)果,。

靈活的分析手段
      本系統(tǒng)除可利用掃描電鏡樣品臺的移動進行點分析和線掃描外，還可進行單幅或多幅XRF面分布分析,。面分布數(shù)據(jù)存儲在超級面分布數(shù)據(jù)庫 (ESPRIT HyperMap)中,，在該數(shù)據(jù)庫中存儲著每個點完整的譜圖數(shù)據(jù)。利用該數(shù)據(jù)庫,，可在任意時間進行任何想要的離線分析。
點分析
      將鼠標(biāo)十字光標(biāo)置于超級面分布圖上的任意一點后,，在譜圖欄即會出現(xiàn)該點的譜圖,。這樣,，方便用戶快速確定目前位置的元素組分情況。
線掃描
      在超級面分布圖上任意選擇一條線,，即可得到該條線上的元素分布情況,，可以是定性性質(zhì)的線掃描分布圖，也可以是定量性質(zhì)的線掃描分布圖,。
選區(qū)分析
      在超級面分布圖上也可以進行選區(qū)分析,，在圖上選擇任意的形狀后，比如矩形,、橢圓形等等,，該區(qū)域內(nèi)的所有點的成份信息會集成顯示在同一個譜圖中。
相分析
      面分布分析的結(jié)果有時候非常復(fù)雜且難于解釋,，特別是樣品中存在多種元素時,。此時，利用 ESPRIT自動相分析工具可鑒別出組分相似的區(qū)域并將其歸納為樣品中不同的化學(xué)相,。