EDS元素分析简介：电子显微镜的得力助手

EDS元素分析简介：电子显微镜的得力助手

EDS的全名是能量色散光谱（Energy Dispersive Spectroscopy），有时也称为EDX（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy），因其利用X射线进行元素分析而得名。由于这项技术的广泛应用，EDS拥有多种名称，从最常见的EDS到EDX 或 EDXS（能量色散X射线光谱），甚至有时被称作X射线能量色散分析（EDAX）。根据所使用的电子显微镜类型，还可以分为SEM EDS和TEM EDS。无论名称如何变化，其核心原理都是通过X射线光谱进行元素鉴定与分析，在材料科学、电子元件、生物医学等领域的应用中发挥着重要作用。作为电子显微镜（SEM、TEM）上的一种关键技术，EDS能够快速、准确地识别样品中的元素种类与分布，建立样品的元素图，有助于发现污染。

EDS分析的原理

EDS（能量色散X射线光谱，Energy Dispersive Spectroscopy）是依据“特征X射线”的原理来分析元素。当电子显微镜（SEM或TEM）中的高能电子束（入射电子）与样品中原子的内壳层电子发生碰撞时，会导致原子内壳层的一颗电子被弹射出去，形成一个电子空位，这就是“内壳层电离”现象（如图中绿色圆点所示）。为了稳定这个空位，来自外层能量较高的电子会迁移到内层，同时释放出多余的能量，这股能量会以X射线的形式被释放出来。

图1：来自SEM电子束的入射电子与样品中原子的内层电子碰撞，导致内层电子被弹射，留下内层空位（绿点）。

图2：外层电子松弛以占据新产生的内层空位。过程中会发射出特征X射线，其能量为hv，能量等于外层与内层电子能级之差。

这种X射线被称为“特征X射线”，因为其能量与该原子所归属的元素具有独特的关联，对每种元素都是独一无二的。这些被释放的特征X射线会被EDS的SDD探测器（硅漂移探测器）接收，并将其能量与强度转化为光谱数据。每个元素的特征X射线能量都不同，因此通过对比光谱数据库，就能准确判断样品中的元素种类与其相对含量。无论使用SEM-EDS还是TEM-EDS，这一过程都能帮助研究者快速分析样品中的元素组成，并生成元素定性分析（判断有哪些元素）、定量分析（含量分析）以及元素分布图（Mapping）等多样的分析结果，提供快速而精准的微观成分分析。