電子探針和微區分析儀

上世紀50 年代初，根據Castaing 提出的原理，在歐洲（包括前蘇聯）和美國首先制作了一種稱為電子探針（electron probe）的儀器。它是將聚焦至直徑約為0.1～1μm 的電子束轟擊樣品，然后利用晶體對樣品所產生的特征X 射線的衍射，分析這些X 射線的波長，從而確定樣品的化學成分。由于它是使用微小的電子束探測樣品表面某一微小區域的化學成分，所以形象地稱此類儀器為電子探針。在早期的電子探針中都用分析特征X 射線波長的方法確定樣品的化學成分，這種方法稱為波譜分析。
　　上世紀60 年代初掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope）作為商品，大大方便T 對樣品顯微形貌的觀察。同時也可利用在掃描電子顯微鏡的樣品室內電子束與樣品相互作用時產生的特征X 射線，通過波譜分析得到樣品化學成分的數據。于是觀察顯微形貌和分析微區化學成分可在同一個系統中同時進行。亦即掃描電子顯微鏡（觀察顯微形貌）與電子探針（分析微區化學成分）這兩類儀器開始融合。
　　上世紀70 年代隨著Si ( Li）探測器的出現，產生了能譜分析，即通過分析電子探針或掃描電子顯微鏡中樣品所產生的特征X 射線的能量，以便確定樣品的化學成分。
　　無論波譜分析或者能譜分析，分析的信號均是來自樣品的特征X 射線。X 射線是一種具有一定波長范圍或者能量范圍的電磁波，X 射線的波長和能量之間的關系為：

式中，λ為X 射線的波長，nm；E 為X 射線的能量，keV。
　　由此可見，狹義地說，電子探針是指50 年代開始出現的那類由電子束激發樣品的特征X 射線，然后用波譜分析方法確定樣品的微區化學成分的儀器。廣義地說應把配備了波譜儀或能譜儀的掃描電子顯微鏡也歸入電子探針的范圍，因為它們也是利用經過聚焦的細小的電子束探測樣品表面微區的化學成分。在實踐上電子探針與掃描電子顯微鏡也已沒有本質的差別。只是稱為電子探針的儀器主要是為了進行微區分析，所以配備多道波譜儀；具有元素分析能力的掃描電子顯微鏡則以觀察樣品的顯微形貌為主，往往只配備一道能譜儀，或再增配一道波譜儀。