能谱仪(EDS,能量 Dispersive 分光计)是用来分析材料微区成分元素的种类与含量的仪器。

能谱仪利用不同元素X射线光子特征能量不同进行成分分析。它需要配合扫描电子显微镜与透射电子显微镜进行使用。

能谱仪分析具有几何条件要求低、探测效率高、测量时间短等特点，适合分析粗糙表面样品和进行微区分析，但能量分辨率与波谱相比较差对超轻元素的分析灵敏度低，信噪比也较小。

原理

各种元素具有自己的X射线特征波长，特征波长的大小则取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量△E，能谱仪就是利用不同元素X射线光子特征能量不同这一特点来进行成分分析的。

性能指标

固体角：决定了信号量的大小，该角度越大越好

检出角：理论上该角度越大越好

探头：新型硅漂移探测器（SDD）逐步取代锂硅Si(Li)探测器

能量分辨力：目前最高级别的能谱仪分辨力可达121eV

探测元素范围：Be4～U92

测试原理

当X射线光子进入检测器后，在Si（Li）晶体内激发出一定数目的电子空穴对。产生一个空穴对的最低平均能量ε是一定的（在低温下平均为3.8ev），而由一个X射线光子造成的空穴对的数目为N=△E/ε，因此，单射X射线光子的能量越高，N就越大。利用加在晶体两端的偏压收集电子空穴对，经过前置放大器转换成电流脉冲，电流脉冲的高度取决于N的大小。电流脉冲经过主放大器转换成电压脉冲进入多道脉冲高度分析器，脉冲高度分析器按高度把脉冲分类进行计数，这样就可以描出一张X射线按能量大小分布的图谱。

使用范围

1、有机高分子化合物、陶瓷、混凝土、生物、矿物、纤维等无机化合物或有机固体材料分析；

2、金属材料的相分析、成分分析和夹杂物形态成分的鉴定；

3、可对固体材料的表面涂层、镀层进行分析，如：金属化膜表面镀层的检测；

4、金银饰品、宝石首饰的鉴别，考古和文物鉴定，以及刑侦鉴定等领域；

5、进行材料表面微区成分的定性和定量分析，在材料表面做元素的面、线、点分布分析。

类型

能谱仪按照探头的位置、数量配置可以分为斜插式、平插式、多探头等。

参考资料