電子探針X射線微區分析法
壹、內容概述
電子探針（EPMA）是用極細的電子束對樣品表面進行照射產生特征性X射線，對特征性X射線進行分光和強度測定，得到微小區域的元素組成及樣品表面元素濃度分布的分析裝置。EPMA 采用波長色散型X 射線分光器（WDS），與能量色散型X 射線分光器（EDS）相比，具有高分辨率的特點。因此，EPMA 與掃描型電子顯微鏡（SEM）配置EDS檢測器比較，可以進行更高精度和更高靈敏度的分析。電子探針應用更多和更有效益的是資源評價和綜合利用。
二、應用範圍及應用實例
（壹）EPMA-1720/1720 H型電子探針
日本島津公司在19世紀60年代開發出世界首臺電子探針“MOSRA”；2009年，推出最新型電子探針EPMA-1720/1720H，分析元素範圍4Be—92U，X射線分光器數2～5道，X射線取出角為52.5°，羅蘭圓半徑為4in（101.6mm），二次電子分辨率分別為6nm（EPMA-1720）和5nm（EPMA-1720H）。
（二）CAMECA場發射電子探針SXFiveFE定量分析輝石礦物及其譜圖分析
基於WDS的CAMECA電子探針是唯壹實現主量和痕量元素精確定量分析的儀器。場發射源的引入，優化了低電壓和高電流，在微區定量分析中，可實現最小的激活體積和盡可能高的空間分辨率。優化的真空系統提供更優的檢出能力，對於輕元素有重要意義。可提供無與倫比的顯微定量和超高空間分辨率的X射線成像能力。在10 kV、100 nA的實驗條件下，使用SXFive的LaB6陰極，可得到0.5μm的分析分辨率，使在微小的區域內測量含量小於0.01%的痕量元素成為可能，並能得到良好的統計精度。
由於CAMECA波譜儀的獨特設計，15 s內即可掃描完整個譜儀，同時完成數據采集。SXFive可以配置壹個能譜（EDS）用於快速礦產/相鑒別，或配置波譜儀（WDS）用於定量和成像模式。如果配置EDS/WDS可實現高通量產率，用EDS測得主量元素，用WDS測得痕量元素。
首先通過該儀器可以獲得斜方輝石內的單斜輝石出溶片晶的X熒光譜圖（圖1），該片晶只有幾百納米寬。隨後利用8kV、20nA的聚焦電子束定量分析了單斜輝石（Cpx）和斜方輝石（Opx）（表1）。
（三）CAMECA場發射電子探針分析石榴子石中的微量和痕量元素
實驗給出了300 nA條件下，石榴子石中壹個鋯石包裹體中的U、Y、Hf的X熒光譜圖（圖2，圖3），顯示主要火成巖核心和變質增生。為了在極低濃度下準確獲得各元素的分布情況，峰值和背景強度已被映射，然後減去像素-像素。為了取得更好的精度，U的Mβ數為多臺光譜儀同時測量的疊加數據。
圖1 單斜輝石出溶片晶的X熒光譜圖
表1 單斜輝石（Cpx）和斜方輝石（Opx）的定量分析結果
圖2 石榴子石中壹個鋯石包裹體的背散射電子圖像（BSE）
（四）CAMECA場發射電子探針分析Fe-Ti氧化物
用該法獲得了交代橄欖巖捕虜巖中壹個復合鐵鈦氧化物晶的高空間分辨率X熒光譜圖（圖4），發現鈦鐵礦上面長滿了原始的含鈮金紅石，被鈦鐵礦部分取代，後期形成鐵氧化物邊緣。Fe和Ti剖面圖上沿著紅色覆蓋線的X熒光強度證明橫向分辨率為300 nm（圖5）。
（五）獨居石中微量元素的成帶現象
用該法分析了獨居石晶體中Y和Th的分布情況（圖6）：Y為0.4% ～1%，Th 達0.7%。整個晶體的分析條件為CAMECA EPMA 2554＋/-8m.y.，較薄的垂向裂隙充填物的分析條件為1837＋/-5 m.y.。
圖3 鋯石包裹體中的U、Y、Hf的X熒光譜圖
圖4 復合鐵鈦氧化物晶的高空間分辨率X 熒光譜圖
圖5 Fe和Ti剖面圖
（樣品由F.kalfoun，D.Lonov，C.Merlet提供）
圖6 獨居石晶體中Y和Th的分布情況
三、資料來源
www.cameca.com.The Fifth Generation Electron Probe—X?ray Spectrometr?ray Spectrometry Chemical Microanalysis Quantitative Mapping