淺談導(dǎo)電探針的應(yīng)用
發(fā)布日期：2022-02-16 13:41:22
導(dǎo)電探針的應(yīng)用X射線顯微鏡分析對(duì)微區(qū)、顆粒和微量成分分析具有分析因素范圍、靈敏度、準(zhǔn)確性、速度和無損樣品等優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行定性、定量分析。這些導(dǎo)電探針的優(yōu)點(diǎn)是其他化學(xué)分析方法無法比擬的。因此，導(dǎo)電探針在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
1.冶金學(xué)金屬的微觀組織對(duì)性能起著重要作用。冶煉及熱處理過程中，析出相、晶界分離、雜物等材料中出現(xiàn)的大量微現(xiàn)象，無需將分析物從氣體中取出，即可直接用電子探針進(jìn)行分析。另外，金屬材料在電子束轟擊下比較穩(wěn)定，非常適合探針分析。因此，電子探針在冶金領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。
(1)測(cè)定合金中相成分合金的析出相往往很小(0.1-10微米)，有時(shí)在幾個(gè)相同的時(shí)候存在，因此很難用一般的方法鑒別。例如不銹鋼在900以上長(zhǎng)期加熱后析出脆相和相，外形相似，金相法難以區(qū)分，但用電子探針測(cè)量Cr和Mo的成分，可以以從Cr/Mo的比值來區(qū)分σ相 (Cr/Mo為2.63-4.34)和χ相(Cr/Mo為1.66-2.15)。
(2)測(cè)定雜物中非金屬雜物對(duì)材料性能有不良影響。用電子探針可以很好地測(cè)量它們的成分、大小、形狀和分布，對(duì)選擇合理的生產(chǎn)工藝和減少材料中的有害雜物具有重要作用。下圖用能譜分析了18CrNiW不銹鋼斷裂中摻有碳化鈦。
(3)測(cè)量元素的偏析晶界和晶粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，往往會(huì)在結(jié)晶和熱處理過程中導(dǎo)致晶界元素的子集或貧化現(xiàn)象。這種偏析現(xiàn)象很容易用電子探針分析。
(4)研究擴(kuò)散用電子探針，可以很容易地提供成分與擴(kuò)散距離的關(guān)系曲線，并在微米距離上進(jìn)行逐點(diǎn)定量分析。這樣可以準(zhǔn)確地掌握兩種不同物質(zhì)之間的相互擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散活化能。
(5)研究上的平衡圖是導(dǎo)電探針，通過對(duì)擴(kuò)散層從100%純金屬到濃度變?yōu)?的位置進(jìn)行一相一相分析，可以在該溫度下快速確定相上的邊界位置，比過去的一般方法簡(jiǎn)單。
(6)氧化和腐蝕現(xiàn)象，如Fe-Cr合金在950C-1000C蒸汽中加熱，氧化層分為兩層，外層分為FeO。有少量鉻，內(nèi)層是鐵和鉻的氧化物。用電子探針很容易分辨它們。2.地質(zhì)和礦物學(xué)電子探針在地質(zhì)礦物學(xué)中也有廣泛的應(yīng)用。特別是在粒子分析微觀巖相組成和結(jié)構(gòu)的情況下，除了速度快以外，分辨率和精度都比光學(xué)方法好。
3.其他方面電子探針也經(jīng)常用于研究半導(dǎo)體材料和分析空氣中的顆粒物。電子探針具有不損傷詩(shī)篇的特征，因此在考古學(xué)中也起作用。此外，電子探針也在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)方面得到了應(yīng)用。
1.冶金學(xué)金屬的微觀組織對(duì)性能起著重要作用。冶煉及熱處理過程中，析出相、晶界分離、雜物等材料中出現(xiàn)的大量微現(xiàn)象，無需將分析物從氣體中取出，即可直接用電子探針進(jìn)行分析。另外，金屬材料在電子束轟擊下比較穩(wěn)定，非常適合探針分析。因此，電子探針在冶金領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。
(1)測(cè)定合金中相成分合金的析出相往往很小(0.1-10微米)，有時(shí)在幾個(gè)相同的時(shí)候存在，因此很難用一般的方法鑒別。例如不銹鋼在900以上長(zhǎng)期加熱后析出脆相和相，外形相似，金相法難以區(qū)分，但用電子探針測(cè)量Cr和Mo的成分，可以以從Cr/Mo的比值來區(qū)分σ相 (Cr/Mo為2.63-4.34)和χ相(Cr/Mo為1.66-2.15)。
(2)測(cè)定雜物中非金屬雜物對(duì)材料性能有不良影響。用電子探針可以很好地測(cè)量它們的成分、大小、形狀和分布，對(duì)選擇合理的生產(chǎn)工藝和減少材料中的有害雜物具有重要作用。下圖用能譜分析了18CrNiW不銹鋼斷裂中摻有碳化鈦。
(3)測(cè)量元素的偏析晶界和晶粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，往往會(huì)在結(jié)晶和熱處理過程中導(dǎo)致晶界元素的子集或貧化現(xiàn)象。這種偏析現(xiàn)象很容易用電子探針分析。
(4)研究擴(kuò)散用電子探針，可以很容易地提供成分與擴(kuò)散距離的關(guān)系曲線，并在微米距離上進(jìn)行逐點(diǎn)定量分析。這樣可以準(zhǔn)確地掌握兩種不同物質(zhì)之間的相互擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散活化能。
(5)研究上的平衡圖是導(dǎo)電探針，通過對(duì)擴(kuò)散層從100%純金屬到濃度變?yōu)?的位置進(jìn)行一相一相分析，可以在該溫度下快速確定相上的邊界位置，比過去的一般方法簡(jiǎn)單。
(6)氧化和腐蝕現(xiàn)象，如Fe-Cr合金在950C-1000C蒸汽中加熱，氧化層分為兩層，外層分為FeO。有少量鉻，內(nèi)層是鐵和鉻的氧化物。用電子探針很容易分辨它們。2.地質(zhì)和礦物學(xué)電子探針在地質(zhì)礦物學(xué)中也有廣泛的應(yīng)用。特別是在粒子分析微觀巖相組成和結(jié)構(gòu)的情況下，除了速度快以外，分辨率和精度都比光學(xué)方法好。
3.其他方面電子探針也經(jīng)常用于研究半導(dǎo)體材料和分析空氣中的顆粒物。電子探針具有不損傷詩(shī)篇的特征，因此在考古學(xué)中也起作用。此外，電子探針也在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)方面得到了應(yīng)用。