Page 52 - 理化检验-物理分册2021年第四期
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尚俊玲, 等: 加速电压及线系对钨在 SiC / W 扩散偶中分布分析的影响
素分布几乎一致, 并且中间钨层中钨元素的含量反 出的结果, 硅元素是 K 线系, 钨元素是 M 线系。对
而稍微弱于上、 下两侧 SiC 中的钨含量。然而, 根据 比图 3b ) 中的硅元素和钨元素的线分布曲线, 可以
现有文献报道可知, 在 SiC / W 扩散偶中的 SiC 陶瓷 看出钨元素的线分布曲线和硅元素的线分布曲线具
侧中几乎没有检测到钨元素的存在 [ 12 ] 。由此可知, 有相同的曲线特征。如在0~70 μ m 和70~100 μ m
这时得到的样品中钨元素的分布可能有误; 为了验 时, 两条曲线的波动具有一致性。硅元素的 K 线系
证以上猜想, 进一步采用线扫描进行分析。 能 量 为 1.739keV ,钨 元 素 的 M 线 系 能 量 为
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采用能谱仪在 10kV 加速电压下对 SiC / W 扩 1.775keV , 两者的能量差仅为 3.6×10 keV , 能量
散偶进行线扫描后硅元素和钨元素的分布如图 3 所 差太小, 远 小 于 目 前 性 能 最 好 的 能 谱 仪 的 分 辨 率
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示。图3a ) 中白线为样品中线扫描的位置。图3b ) ( 1.3~1.5 ) ×10 keV 。在这种情况 下, 能 谱 软 件
是沿图3a ) 中白线位置从上到下的线分布曲线。由 不能自动将钨元素的 M 线系与硅元素的 K 线系进
行有 效 分 离。 而 钨 元 素 的 L 线 系 的 能 量 为
图 3b ) 可 以 看 出, 硅 元 素 在 上 下 陶 瓷 部 分 ( 0~
20 μ m ) 和( 70~100 μ m ) 中 含 量 多, 在 中 间 钨 层 中 8.3977keV , 在 10kV 加 速 电 压 下, 过 压 比 仅 为
( 20~70 μ m ) 含量少, 与图 2b ) 的结果相对应。基 1.19 , 小于 2 , 从而无法激发。由此可知, 面扫描和
于 SiC 陶瓷与金属之间固相扩散原理可知, 中间层 线扫描结果中钨元素分布紊乱是因为钨元素的 M
中少量硅元素来自上、 下两侧 SiC 陶瓷中硅向中间 线系与硅元素的 K 线系发生了重叠而导致的。硅
层扩散 [ 13 ] 。由图 3b ) 可知, 钨元素在整个线扫描范 元素的原子序数为 14 , 钨的原子序数为 74 , 他们之
围内, 含量曲线几乎呈直线, 上、 下陶瓷层中钨含量 间的线系重叠情况属于原子序数低的元素的 K 线
反而比中间钨层中的略有增多, 与事实相违背。由 系与原子序数高的元素 M 线系重叠 [ 4 ] 。对于这种
此可知, 在 10kV 加速电压下, 能谱仪得到的钨元 轻元素的 K 线系与重元素的 M 线系重叠的情况,
可通过提高加速电压的方法来解决 [ 3 ] 。
素的线扫描结果与面扫描结果一样, 进一步验证了
2.3 20kV 加速电压下元素分布分析
检测到的钨元素不可靠。
图 4 是采用能谱仪在 20kV 的加速电压下对
此时, 能谱仪在 10kV 加速电压下得到的硅和
钨元素的面扫描和线扫描结果均为能谱软件自动给 SiC / W 扩散偶原位面扫描元素分布图。由图 4a )
可以看出, 硅元素在上、 下两侧的陶瓷中均匀分布,
此时硅元素含量明显多于中间钨层中的硅元素含
量。这个结果与图2a ) 一样; 由图4b ) 可以看出, 钨
元素集中分布在中间的钨层中, 且呈均匀分布; 此
时, 并没有在上、 下两侧的陶瓷中检测到钨元素, 这
图 3 在 10kV 加速电压下 SiC / W 扩散偶线扫描元素分布图
Fi g 3 Elementdistributionima g esoflinescannin g ofSiC W 图 4 在 20kV 加速电压下 SiC / W 扩散偶面扫描元素分布图
diffusioncou p leunder10kVacceleratin g volta g e Fi g 4 Elementdistributionima g esofsurfacescannin g ofSiC W
a linescannin gp ositionofbackscatterin g ima g e diffusioncou p leunder20kVacceleratin g volta g e
b linescannin g curvesofSielementandWelement a Sielementdistribution b Welementdistribution
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