Eds Microanalysis with the Silicon Drift Detector (SDD): Innovative Analysis Options for Mineralogical and Material Science Applications

Abstract

Compared to conventional Si(Li) detectors, SDDs allow fast energy dispersive spectroscopy (EDS) due to their high pulse load capacity of up to one million counts per second with good energy resolution. These properties make a range of innovative analysis options possible, not only high speed mapping but also high performance quantitative analysis. The combination of SDD technology with modem data processing sets the stage for hyperspectral imaging techniques such as position tagged spectroscopy. Here, a HyperMap database contains an EDS spectrum for each pixel in addition to the image. This supports offline evaluation like quantitative elemental mapping, detection of trace elements through the Maximum Pixel Spectrum function and spectroscopic phase analysis.

This paper describes the fundamentals of SDDs and standardless quantification, ft also demonstrates the analysis options described above with three mineralogical and metallurgical samples: (1) Detection of mineral phases and discrimination between quartz, dolomite and sodium feldspar as well as calcite and potassium feldspar with fast elemental maps. (2) Detection of rare earth elements in granite including identification and quantification of the mineral phase monazite. (3) Identification, quantification and phase analysis of a ternary alloy. The applications show that the superiority of SDDs provides new options in EDS analysis.

Yaygın kullanımdaki Si(Li) dedektörleriyle karşılaştırıldığında, saniyede bir milyon sayıma ulaşan, iyi enerji ayırma özellikli, yüksek atımlı yük kapasiteleri sebebiyle SDD’ler hızlı enerji dağılımlı spektroskopiye (EDS) imkan tanırlar. Bu özellikler, yüksek hızda haritalanm yanısıra yüksek kalitede kantitatif analizin de yer aldığı, yenilikçi analiz seçeneği yelpazesini mümkün kılmaktadırlar. SDD teknolojisinin, modem veri işleme ile kombinasyonu çıtayı, pozisyon etiketlemeli spektroskopi gibi hiperspektral görüntüleme tekniklerine kadar kaldırmıştır. Burada, HiperHaritalama veritabanı, görüntünün yanısıra, her bir noktanın EDS spektrumunu içerir. Bu özellik, görüntü üzerinden, kantitatif elemental haritalama, Maksimum Nokta Spektrumu fonksiyonuyla eser miktardaki elementlerin tayini ve spektroskopik faz analizi gibi çevrimdışı ölçümleri destekler.

Bu makale, SDD’lerin temellerini ve standartsız kuantifıkasyonu anlatır. Ayrıca, yukarıda anlatılan analiz opsiyonlannm gösterimini içeren üç adet mineralojik ve metalürjik örneklere yer verilmiştir. Bunlar: (1) Hızlı elemental haritalamayla, kalsit ve potasyum feldispatm yanısıra kuvars, dolomite ve sodium feldispatın ayırımı ve minerolojik fazların tayini. (2) Grafitteki nadir toprak elementlerinin tayini ve monazite mineral fazının tespiti ve kuantifıkasyonu. (3) Üç bileşenli bir alaşımın tayini, kuantifıkasyonu ve faz analizi. Uygulamalar, üstün özellikli SDD’lerin EDS analizine yeni opsiyonlar kattığını göstermiştir.