EDX phân tích cùng SEM: Nguyên lí hoạt động như thế nào?

Từ việc tìm kiếm chất gây ô nhiễm thực phẩm, xác định sự cố máy móc cho đến dự đoán một bộ phận máy bay sẽ bị ăn mòn theo thời gian như thế nào, phân tích phân tán năng lượng tia X (EDX hoặc EDS) là một kỹ thuật được các nhà khoa học vật liệu ngày nay sử dụng rộng rãi. Và khi được sử dụng cùng với kính hiển vi điện tử quét (SEM), máy dò EDX có thể tạo ra nhiều thông tin hơn về mẫu so với SEM đơn lẻ.

Phân tích EDX hoạt động như thế nào?

Sử dụng EDX, các nhà nghiên cứu có thể nhanh chóng tạo ra thông tin về thành phần hóa học của mẫu, bao gồm các nguyên tố có trong mẫu cũng như sự phân bố và nồng độ của chúng. Nhưng EDX hoạt động chính xác như thế nào?

Với SEM, nhiều tín hiệu khác nhau cung cấp thông tin khác nhau về một mẫu nhất định. Ví dụ, các electron tán xạ ngược tạo ra hình ảnh có độ tương phản mang thông tin về sự khác biệt trong số nguyên tử, trong khi các electron thứ cấp tạo ra thông tin địa hình về mẫu. Tuy nhiên, khi SEM được kết hợp với máy dò EDX, tia X cũng có thể được sử dụng làm tín hiệu để tạo ra thông tin hóa học.

Để hiểu cách các tia X này được tạo ra, điều quan trọng là phải xem xét rằng mỗi nguyên tử có một số electron duy nhất nằm trong các mức năng lượng cụ thể. Trong điều kiện bình thường, các vị trí này thuộc về một số lớp nhất định, có năng lượng riêng biệt, khác nhau.

Tia X được tạo ra bởi sự tương tác của chùm electron

Cách thức hoạt động của phân tích EDX là chùm electron chiếu vào lớp vỏ bên trong của một nguyên tử, đẩy một electron ra khỏi lớp vỏ, đồng thời để lại một lỗ electron tích điện dương. Khi electron bị dịch chuyển, nó sẽ thu hút một electron khác từ lớp vỏ bên ngoài để lấp đầy chỗ trống. Khi electron di chuyển từ lớp năng lượng cao hơn bên ngoài đến lớp năng lượng thấp hơn bên trong của nguyên tử, sự chênh lệch năng lượng này có thể được giải phóng dưới dạng tia X. Năng lượng của tia X này là duy nhất đối với nguyên tố và quá trình chuyển đổi cụ thể.

Tia X được tạo ra bằng EDX theo quy trình hai bước. Đầu tiên, năng lượng truyền đến electron nguyên tử đánh bật nó ra, để lại một lỗ hổng. Tiếp theo đó, vị trí của nó được lấp đầy bởi một electron khác từ lớp năng lượng cao hơn và tia X đặc trưng được giải phóng.

Tia X phát ra trong quá trình này được thu thập bởi một máy dò trôi silicon, đo tín hiệu và diễn giải tín hiệu đó bằng phần mềm. Về bản chất, thông tin hóa học có thể được hình dung theo nhiều cách bao gồm lập bản đồ nguyên tố và quét đường. Theo cách này, tia X có thể được sử dụng để xác định từng nguyên tố tồn tại trong mẫu.

Tiện ích của phân tích EDX

Điều thú vị là EDX có thể được sử dụng cho cả phân tích định tính và định lượng, cho phép người dùng xác định cả loại nguyên tố có mặt cũng như tỷ lệ phần trăm nồng độ của từng nguyên tố trong mẫu. Và giống như SEM truyền thống, kỹ thuật này hầu như không cần chuẩn bị mẫu và không phá hủy, nghĩa là không làm hỏng mẫu.

Do có nhiều ưu điểm, phân tích EDX đã trở thành thông lệ phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất hoặc nghiên cứu đến quản lý năng lượng và tài nguyên đến hàng tiêu dùng đóng gói. Trên thực tế, nó là một phần thiết yếu khi sở hữu SEM. Sử dụng SEM để thực hiện phân tích EDX, các nhà nghiên cứu có thể cải thiện chất lượng sản xuất trong khi tiết kiệm thời gian quý báu—tất cả chỉ bằng một thí nghiệm rất đơn giản.

Hiểu được nhu cầu đó, hãng ThermoFisher Scienticfic mang đến các giải pháp về phân tích EDX và SEM tích hợp trong cùng một thiết bị với nhiều model khác nhau ứng dụng cho từng lĩnh vực sử dụng.

Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn thêm!