利用无窗口EDS分析探索新的可能性。

从轻元素到重元素，轻松实现无压力的EDS分析！
在碳中和的推动下，材料研发变得日益重要。例如，电池材料需要进行广泛的分析，涵盖从锂等轻元素到镍、钴、锰等过渡金属。
对于半导体材料和催化剂纳米颗粒的分析，对更高效、高灵敏度的特征X射线分析的需求也日益增长。
新开发的DrySD™ Gather-X是一款无窗口型EDS，可安装在肖特基场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）上。它能够对整个能带进行高灵敏度的X射线分析，包括低能特征X射线，例如Li-Kα（54 eV）。此外，与SEM联动的安全功能和集成的SEM/EDS软件，确保了操作的安全性和便捷性。

特征


跨所有能带的高灵敏度分析

探测能量低于 100 eV 的特征 X 射线（软 X 射线区域）。
大立体角
高入射电压分析

高空间分辨率地图

短WD/BD模式分析

易于使用且操作安全

EDS集成
与扫描电镜相关的安全机制
功能（高级）

软X射线区域的化学状态分析 ~SEM/Gather-X/SXES~
多重聚集-X 的效果
跨所有能带的高灵敏度分析
探测能量低于 100 eV 的特征 X 射线（软 X 射线区域）。

无窗设计显著提高了对能量低于 1 keV 的特征 X 射线的探测灵敏度，并且还可以探测能量低于 100 eV 的软 X 射线，例如 Li-K 射线。

全固态锂离子二次电池负极材料分析实例

样品：全固态锂离子二次电池的硅负极。
分析条件：入射电压 3 kV，工作距离 7 mm，辐照电流 0.6 nA，采集时间 15 分钟。
扫描电镜：JSM-IT800

样品提供者：
丰桥技术科学大学电气电子工程系
松田敦典教授


锂（Li-K：54 eV）和硅（Si-L：90 eV）的EDS图谱。通过分离和绘制两个能量相近的峰，揭示了硅负极中锂和硅的分布情况。


无窗EDS的最大特点是能够探测到低于100 eV的X射线。

大立体角

高立体角扩展使得在高计数率下进行EDS分析成为可能。这显著缩短了测量时间，并减少了电子束对样品的损伤。

锂离子二次电池正极材料分析实例

样品：锂离子二次电池正极材料。分析条件：入射电压 1.5 kV（样品偏压 -5 kV），工作距离 7 mm，辐照电流 4.8 nA，采集时间 13 分钟。扫描电镜：JSM-IT800

这是活性物质锰、钴、镍和氧、导电添加剂碳以及作为粘结剂的氟的EDS元素分布图。由于粘结剂易受电子束损伤且分布在表面，因此分析是在低入射电压（1.5 kV）下进行的。


与标准 EDS（Dry SD™ 100 mm²）相比，更高的 X 射线计数率提高了峰分离精度，从而可以更清晰、更精确地获取氟分布。


通过集成跑道型检测元件，它可以靠近样品放置，从而获得较大的立体角。

高入射电压分析

一种防止样品产生的反向散射电子进入检测元件的机制（电子陷阱），即使在 30 kV 的入射电压下也能进行定性和定量分析。


半导体领域STEM/EDS分析案例研究
采用 30 kV 入射电压对半导体材料进行 STEM-EDS 分析。


通过阻挡反向散射电子的入射，可以抑制反向散射电子引起的背景噪声的增加，同时也能避免对探测元件造成损坏。

样品：FiB 薄膜 SiC 功率半导体

分析条件：入射电压 30 kV，工作距离 8 mm

辐照电流 4.1 nA，采集时间 5 分钟

扫描电镜：JSM-IT800 ※1


EDS相位图/Gather-X

● EDS相图


我们使用德本公司生产的STEM探测器。

EDS相分析软件是可选的。

EDS 相分析软件*2 可以将每个相识别为多种元素的化合物，而不是单一元素。



高空间分辨率地图
短WD/BD模式分析

除了使用比标准 WD (7 毫米) 更短的 WD 进行定性分析外，将其与施加样品台偏置的 BD 模式相结合，可以以低入射电压获取高空间分辨率的 EDS 图。

催化剂（纳米颗粒）分析实例
在工作距离为 4 mm、放大倍数为 200,000 倍的条件下，对氧化钛上银纳米颗粒（约 18 nm）进行 EDS MAP 分析。高空间分辨率 EDS MAP 对催化剂等微小颗粒非常有效。




样品：负载于氧化钛上的银纳米颗粒。
分析条件：入射电压 5 kV（样品偏压 -5 kV）
　　　　　，工作距离 4 mm，辐照电流 1 nA，采集时间 9 分钟。
扫描电镜：JSM-IT800




乳白色：Ag-L，紫色：OK + Ti-L

通过最大限度地发挥扫描电镜 (SEM) 的功能，您可以进行 SEM/EDS 分析。



易于使用且操作安全
EDS集成

它可使用扫描电镜控制软件（SEM Center）进行操作。利用 Gather-X 软件可以无缝进行扫描电镜观察和能谱分析。


SEM Center 可进行 EDS 分析（点、面、图和线）。
它还具备强大的筛选功能，可使用实时分析和实时图谱功能。


SEM相关安全功能

由于电子显微镜制造商特有的安全功能，SEM 和 Gather-X 可以无缝协作，提供安全可靠的操作。

探测器元件保护系统
一种防止冷却检测元件因暴露于空气而失效的系统。在冷却检测元件时，扫描电镜样品室内的真空度受到限制。

带扫描电镜平台的防碰撞系统

该系统可防止样品台插入点与各种样品架发生碰撞。载物台的移动范围根据样品架的尺寸进行限制，从而确保分析安全。

带多种附件的防碰撞系统
该系统可防止与安装在扫描电镜上的附件发生碰撞。如果插入点存在可能导致碰撞的附件，则 Gather-X 的插入位置会自动受到限制。




如果插入的附件没有发生碰撞，Gather-X 可以在插入位置进行分析。




Gather-X 的插入位置受到限制，以防止与插入的附件发生碰撞。



功能（高级）
软X射线区域的化学状态分析 ~SEM/Gather-X/SXES~
YUKOGUSHI 应用程序
Gather-X 可与一台软 X 射线发射光谱仪 (SXES) 联用，该光谱仪能够在 1 keV 以下的软 X 射线区域进行化学态分析。Gather-X 可在短时间内获取元素信息，作为包含软 X 射线区域的 X 射线筛选分析仪，可提高软 X 射线发射光谱仪的化学态分析通量，并实现无损伤分析。

全固态锂离子二次电池的SEM/EDS/SXES分析案例研究
样品横截面制备
这是一个使用 Gather-X 和 SXES 分析全固态电池充电至 84% 后的硅阳极的示例。样品采用非暴露式冷却横截面样品制备装置“Cross-Section Polisher™: CP”制备。


非暴露式冷却CP：IB-19520CCP


样本： 全固态锂离子二次电池
样品提供方：
松田敦典教授，丰桥技术科学大学电气电子工程系

观察
在带电硅阳极中，背散射电子图像证实了颗粒内部的对比度差异。


扫描电子显微镜：JSM-IT800


观测条件： 入射电压 3 kV，WD10 mm
EDS分析条件： 照射电流：2 nA，采集时间：16 分钟
SXES分析条件： 照射电流：20 nA，
采集时间：每个区域 5 分钟（30 秒 x 10 次累积时间）
扫描电镜： JSM-IT800

元素分析
使用 Gather-X 获得的 EDS 图显示了 Li 和 Si 的分布，表明负极材料上方的 Li 浓度较低，Si 浓度较高，这表明存在 Li 吸收不足的区域。

EDS 地图和无窗口 EDS：Gather-X

化学状态分析
使用软 X 射线发射光谱仪 Gather-X 获取的 Li-K 和 Si-L EDS 图中，对蓝色框（区域 1）和红色框（区域 2）的重点区域进行分析，结果显示 Si-L 发射的半峰全宽和峰形存在差异，表明区域 1 和区域 2 之间 Li-Si 合金的晶体结构存在差异。


软X射线发射光谱仪：SS-94000SXES

软X射线光谱



多重聚集-X 的效果

Gather-X 可以采用双联、三联或多联安装配置。这可以加快分析速度，缩短测量时间，并且有望减少由样品表面不规则性和电子束损伤引起的阴影。

进一步提高速度
当半导体质量控制和检测等领域需要进一步提高分析速度时，使用多个 Gather-X 系统是一种有效的解决方案。

即使在多探测器配置中，每个探测器的尺寸（插入距离、拔出角度、标准工作距离）也相同，因此每个探测器的探测效率也相同。此外，还可以对组合结果进行定量分析。

这是集成电路芯片横截面各层的EDS光谱图。当使用两台Gather-X设备时，X射线灵敏度会提高一倍，从而可以在短时间内完成30纳米钽层的光谱分析。


Ta-M（Gather-X 2 件）
Ta-M（Gather-X 1 件）
样本： IC芯片横截面（CP横截面处理）
扫描电镜： JSM-IT800
分析条件： 入射电压 3.5 kV（样品偏置电压 -2 kV），
工作距离 8 mm，辐照电流 0.9 nA，
采集时间 8 分钟

减少因样品不均匀性造成的阴影。
由于样品表面不均匀，渐入式EDS探测器可能会在EDS图谱上产生阴影。通过安装多个Gather-X探测器，可以减少这些阴影，从而获得清晰的图谱。

使用 Gather-X 对网状样品（基底：铝，网状物：铜）进行 EDS 映射时，网状物会在铝基底上投射阴影。通过将 Gather-X 安装在网状物的另一侧，可以消除这种阴影。




减少电子束损伤
通过使用多个探测器，可以提高检测效率，并且在低辐照电流或短辐照时间下即可获得足够的信号。这使得即使对于易受电子束损伤的样品（例如有机材料），也能进行电子束损伤较小的EDS分析。

使用单台 Gather-X 设备对含无机物的纤维素进行 EDS 分析，结果显示分析后样品表面存在电子束损伤。相比之下，使用三台 Gather-X 设备可在相同的 X 射线输入计数率下，以三分之一的辐照电流实现分析，从而减少样品损伤。