用低能X射线光谱仪（LEXS）分析钢上的氮化物层

EDAX低能X射线光谱仪（LEXS）是一种波长色散光谱（WDS）光谱仪，它由X射线光学元件组成，能够执行平行光束操作。高收集光学元件提供了高效率的测试轻元素，特别是硼，氮，碳，与一个完整的操作范围从80亿电子伏到2.4千电子伏。在接下来的文章中，将讨论使用LEXS检测钢上氮化物层中轻元素的方法。

应用

为了了解钢中氮化物的组成和分布，需要高精度的X射线数据采集，用于X射线图、定量和线扫描。

光谱仪条件

选择LEXS-WDS光谱仪用于此应用。如图1所示，氮化硼标准物与一些纯元素一起测量，以便于对待计算的未识别氮化物元素进行定量分析。所有的样品都在20到25na的束流和10kv的加速电压下进行了分析。

用钨丝扫描电子显微镜（SEM）和Keithley皮安培计跟踪束流。能量色散光谱（EDS）光谱来自样品，包括WDS数据。

WDS和EDS数据的同时采集允许对某些更高原子序数的样品应用EDS数据，但这种情况没有发生。两个探测器的起飞角为35°。仪器的工作距离为17毫米。这个距离对于仪器来说是精确的，如果扫描电镜室允许的话，这个距离可以相对较小。

图1。BN的WDS（上）和EDS（下）光谱。WDS谱显示了bk和nk的峰值。

氮化物测量

利用WDS系统对钢表面的氮化层进行了测量，得到了基体和氮化层的氮X射线图谱。图2显示了氮K X射线图和SEM图像（BSE图像）。

图2。层的BSE图像和nkx射线图。

顶层是铝涂层，底层是衬底，明亮的中间层是氮化物层。图像为128 x 100像素，停留时间为200毫秒/像素。该层显示不同水平的氮，可能来自层内的不同阶段。X射线数据是从氮化物层中下部的一个点获得的。图3和图4显示了收集的光谱。

图3。点分析的WDS（顶部）和EDS（底部）光谱，氮化物层的下部。

图4。点分析的WDS（顶部）和EDS（底部）光谱，氮化物层的中部。

图4所示的两个光谱是用氮化硼标准测量的。表1和表2中的结果表明，氮化物层较亮部分的氮浓度较高，而较暗部分的氮浓度较低。

表1。下点分析。

元素	重量百分比	在%	K比率	Z	A.	F
N K公司	7.81	25.63	0.0502	1.205	0.5331	1.0014
铁（L）	90.32	74.37	0.8311	0.9799	0.939	1.
总计	98.133	100

表2。中间点分析。

元素	重量百分比	在%	K比率	Z	A.	F
N K公司	9.32	28.97	0.0609	1.201	0.5435	1.0014
铁（L）	91.14	71.03	0.8324	0.9767	0.9351	1.
总计	100.467	100

词汇

LEXS已被优化以处理低能微分析。它采用创新的高收集光学（HCO），能够捕获最大计数率，以尽可能高的分辨率提供快速X射线分析。

LEXS专门设计用于低能X射线显微分析，分辨率低于20 eV，X射线能量低于2.5 keV时具有较高的峰背景比。它适用于解决诸如Ti-La中的N Ka或W或Ta-Ma中的Si Ka等重叠，计数率足够高，因此测试速度不是该系统的限制。

结论

LEXS配备了高性能光学元件，非常适合测试从Be到S的轻元素。该系统可以产生大量的数据集，使材料表征研究人员能够完全了解整个层的化学和成分趋势，例如测试的氮化物层。

LEXS系统对氮的高性能对于计算层内的浓度水平非常有用。整个靶区的X射线图和线扫描剖面显示了许多层中的氮化物强度。

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