O que é EDS?
O nome completo de EDS é um espectrômetro de raios X de energia dispersivaque pode registrar todos os espectros de raios X ao mesmo tempo para medir a relação funcional entre a intensidade dos raios X e a energia dos raios X.
É um método rápido de análise da composição de microáreas sem danificar a amostra.
A análise qualitativa dos elementos é realizada medindo a energia característica dos raios X excitada pelo material, e a análise quantitativa é realizada medindo a intensidade característica dos raios X.
O EDS começou a ser comercializado no início da década de 1970 e hoje é basicamente o equipamento padrão do SEM.
Raio X característico
Definição: fótons de radiação eletromagnética com energia característica gerada pela transição dos elétrons da camada externa para os elétrons da camada interna após os elétrons da camada interna do átomo serem ionizados.
Quando o feixe de elétrons em movimento de alta velocidade bombardeia a superfície da amostra, os elétrons colidem com o núcleo atômico e os elétrons da camada externa do elemento para uma ou mais colisões elásticas e inelásticas.
Cerca de 1% da energia do elétron incidente excita vários sinais da amostra que refletem as informações da amostra: elétrons secundários, raios X característicos, raios X contínuos, elétrons trados, elétrons retroespalhados, etc.
Fig. 1: sinal gerado pelo bombardeio de elétrons de alta energia na superfície da amostra
Estrutura e princípio de funcionamento do EDS
O raio X característico é especial porque a energia dos raios X liberada por diferentes elementos é diferente, assim como a impressão digital da mesma pessoa, com singularidade.
A análise elementar usando diferentes energias características de raios X é chamada de método de dispersão de energia.
O diagrama esquemático estrutural é o seguinte:
Fig. 2: diagrama esquemático estrutural do espectrômetro de energia
O raio X característico excitado pela amostra é irradiado diretamente no detector semicondutor de Si (LI) através da janela, ionizando o átomo de Si e gerando um grande número de pares de buracos de elétrons, cujo número é proporcional à energia do raio X , a saber:
N = E / ε,
Em que, ε é a energia (3,8 eV) gerada para gerar um par de buracos de elétrons.
Por exemplo: FeKα- a energia é 6,403keV e 1685 pares de buracos de elétrons podem ser gerados.
Ao polarizar o detector de Si (LI) (geralmente – 500 ~ – 1000 V), os pares de elétrons e buracos podem ser separados e coletados, convertidos em pulsos de corrente pelo pré-amplificador, depois convertidos em pulsos de tensão pelo amplificador principal e, em seguida, enviados para o analisador de altura de pulso multicanal.
A altura do pulso de saída é determinada por N, formando a abcissa do espectro EDS: energia.
De acordo com o número de raios X característicos registrados em diferentes faixas de intensidade, as intensidades dos raios X de diferentes elementos podem ser determinadas para formar a ordenada do espectro EDS: intensidade.
Figura 3 Diagrama EDS
Gama de elementos de análise EDS
Os elementos que podem ser analisados pelo espectrômetro de energia são afetados pelo tipo de material da janela.
A janela tradicional de berílio só pode analisar os elementos após o sódio (Na) porque absorve os raios X dos elementos ultraleves.
A janela ultrafina do filme orgânico pode analisar todos os elementos entre (Be) – urânio (U).
Confiabilidade
Algumas pessoas sempre pensam que o EDS é uma análise semiquantitativa e que o desvio do resultado será grande.
Na verdade, o EDS real é o método de análise mais conveniente, rápido, preciso e confiável para análise de composição de microrregiões, e a estabilidade e reprodutibilidade dos dados são boas.
Sua precisão perde apenas para o WDS, que pode chegar a 2-10%.
O erro quantitativo do elemento principal sem pico sobreposto do número atômico mediano é de 2-3% e o limite de detecção é de 0,1-0,5%.
Geralmente, a confiabilidade diminui à medida que o número atômico diminui e o conteúdo do elemento diminui.
A profundidade de medição está no nível de mícron.
O progresso do detector de desvio de silício (SDD), do grande detector de ângulo sólido e de vários processamentos de software também reduz ainda mais o erro de medição dos EDs.
Requisitos de amostra
O espectrômetro de energia não possui requisitos especiais na superfície da amostra.
O sólido seco e o palco podem ser colocados sem magnetismo, radioatividade e corrosão.
Se a condutividade da amostra for baixa, ela poderá ser pulverizada com ouro ou carbono.
