EDS (Energy dispersive spectroscopy)

시료에서부터 방출되는 특성X선(Characteristic X-ray)의 에너지를 이용하여 원소를 특정한다.

특성X선이 생기는 원리와 각 원자를 특정하는 방법
아래 그림과 같이 가속된 전자가 원자책 주위의 전자를 산란시키게 되면 높은 에너지 레벨을 가지는 바깥 shell의 전자가 빠져나간 전자의 자리를 차지하기 위해 이동하게 된다. 이러한 다른 에너지 레벨 간의 이동에 의해 에너지 차이와 동등한 파장을 가지는 X선의 방출이 일어난다. 여기에서 각 원자의 에너지 레벨은 특정한 값을 가지기 때문에, 방출된 X-ray의 파장을 분석하게 되면, 물질을 구성하는 원자를 특정할 수 있게 된다.

EDS에 의한 샘플 분석 과정
샘플을 전자 빔으로 조사
X선 방출
검출기가 각각의 X선을 전압으로 변환
검출기에서의 전기신호를 이용해 원소 분석

EDS의 counts
EDS 결과에서 count는 검출기를 통해 처리된 X선의 수를 의미하고, count수가 많으면 data의 peak이 강해진다. count수가 작을수록 noise에 대한 영향을 받기 쉽게 된다. EDS결과는 counts와 energy level에 의해 plot된다.

EDS의 dead time
dead time은 신호를 받아 검출기가 측정이 이루어 지면서 다음 신호를 받을 수 있는 사이의 시간 차이를 말한다.
dead time = (1- (output rate / input rate)) x 100
output rate: 처리된 데이터가 검출기로 부터 나온 비율
input rate: 신호가 검출기로 들어간 비율
dead time이 100%가 되면 X선이 처리 되지 못하고 데이터의 수집이 불가능한 상태를 의미한다. dead time이 증가한다는 의미는 거부되는 (reject)되는 신호의 양이 증가한다는 의미이다.
20-30%의 값일 때 측정하는 것이 좋다.

In EDS, a beam of electrons or X-rays is directed onto a sample, causing the sample to emit characteristic X-rays. The emitted X-rays are then collected and dispersed by a crystal, and the resulting spectrum is detected and analyzed to determine the elemental composition of the sample.

EDS can be used to analyze a wide range of materials, including metals, ceramics, polymers, and biological samples. It is often used in conjunction with scanning electron microscopy (SEM) to provide high-resolution imaging and elemental analysis of a sample at the same time.

https://www.jeol.co.jp/en/science/epma.html

Electron Probe Micro Analyzer | Introduction to JEOL Products | JEOL Ltd.