4.Электронный микрозонд

О блучение образца ускоренными электронами приводит к образованию электронных вакансий на внутренних оболочках. Такая система является возбужденной в силу того, что электроны заполняют оболочки не в том порядке, который обеспечивает достижение минимальной энергии. Такое возбужденное состояние имеет тенденцию к релаксации, одним из механизмов которой может быть переход электронов с верхних уровней и заполнений вакансий. Существует ещё один механизм, который будет рассмотрен позже.

Переход электрона с верхних оболочек сопровождается излучением кванта электромагнитного излучения, энергия которого равна разности энергий двух участвующих в переходе состояний. Вследствие этого, генерируемое излучение относится к рентгеновскому диапазону. Число линий, соответствующих переходам с верхних состояний на нижние ограничено правилом отбора . Т.е. можно наблюдать переходы

В рентгеновской спектроскопии используются собственные обозначения для рентгеновских переходов. Эти обозначения породили рентгеновскую классификацию энергетических уровней в атоме.

Такие переходы формируют К-серию в рентгеновском спектре.

Вклад в спектр будут также вносить переходы с более высоких оболочек, если там есть электроны.

L_α лежит в области существенно меньших энергий по сравнению с К-серией. Линия имеет наибольшую интенсивность и представляет максимальный аналитический интерес.

Важно, что энергия рентгеновского перехода является характеристической и меняется по закону, близкому к параболическому, по мере изменения зарядового числа. Соответственно, если мы определяем экспериментальное значение энергии из спектра, то опираясь на таблицы рентгеновских \спектров, можем установить, какой элемент генерирует рентгеновское излучение.

На основе исследования спектров рентгеновской флуоресценции реализован аналитический метод, а именно, рентгенофлуоресценционная спектроскопия, которая существует в двух вариантах.

1. Электронный микрозонд

Поверхность образца сканируется сфокусированным пучком электронов, площадь облучения составляет порядка квадратного микрона. Затем исследуется энергетический спектр генерируемого рентгеновского излучения.

Рентгеновские кванты генерируют импульсы тока, интенсивность которого пропорциональна энергии рентгеновского излучения, а количество импульсов пропорционально интенсивности рентгеновского сигнала, т.е. связана с концентрацией атомов определенного элемента, хотя и сложным образом. Разрешение по энергии составляет около 150 эВ. Такое детектирование обеспечивает высокую чувствительность, но низкое разрешение по энергии. Метод называют спектроскопией с дисперсией по энергии (EDS, EDX, Energy Dispersive Spectroscopy). Аббревиатура EDX приводится для того, чтобы подчеркнуть, что речь идёт о рентгеновском излучении.

Электронный микрозонд, как правило, совмещен со сканирующим электронным микроскопом, что позволяет определять элементный состав морфологических элементов, которые мы видим на изображении электронного микроскопа. То обстоятельство, что спектрометр имеет низкое разрешение по энергии, в большинстве случаев не препятствует определению различных элементов в смеси.