概述：
获取材料内部埋藏颗粒的化学成分信息，对于判定缺陷来源、揭示腐蚀机理、分析涂层失效等关键问题具有重要意义。俄歇电子能谱(AES)作为一种强大的表面分析技术，能够提供固体材料表面的定量元素信息；若与体相分析方法（如EDS）联用，可显著提升对埋藏颗粒的精准识别能力。然而，仅依靠单一分析手段，此类分析往往难以实现，甚至完全无法完成。因此，开发多技术联用的有效分析策略，对材料内部异质结构的表征至关重要。
对此，可将AES与聚焦离子束(FIB) 联用，能够实现对样品表面下方的微米级特征进行特定位置的成像，两种技术的结合使得对埋藏颗粒和缺陷进行高空间分辨率的分析成为可能。此外，能量色散X射线能谱(EDS)可作为AES分析的有效补充，因其分析深度达0.1 μm -几μm，可提供来自样品表面更深层的信息，故适合快速定位亚表面的异质颗粒。若将AES、FIB与EDS三者结合，首先利用EDS定位并初步表征埋藏金属颗粒，再通过FIB原位剖切，暴露表层下的金属颗粒，最后再以高分辨AES对颗粒截面进行成分分析与成像，则可快速获取材料内部埋藏颗粒的化学成分信息，突破亚表面异质结构准确定位、定性、定量分析的难题。接下来，验证该方案的可行性。
样品测试：
利用PHI 710 扫描俄歇纳米探针，对钛钝化铝板材样品中的缺陷区域进行检测与分析。该系统配备25 kV肖特基场发射电子枪、同轴筒径分析器(CMA)、聚焦离子枪(FIB)及无窗型EDS探测器。二次电子图像、俄歇能谱及俄歇元素Map均采用20 kV加速电压、10 nA束流条件采集，探针直径为10 nm。
结果与分析：
通过SEM图像可清晰观察到缺陷区域，而EDS结果显示该颗粒位置存在局部富集的Fe与Si（见图1）。基于EDS成功定位到FeSi颗粒所在位置，并采用高表面灵敏的AES采集该区域的俄歇全谱。与EDS结果不同，AES在颗粒表层未检测到Fe与Si信号（见图2），表明该FeSi颗粒埋藏在表面下方，且深度超过AES分析深度（5-10 nm）。
图 1. 缺陷区域的SEM图像（左）和相应的EDS图谱（右）。所有图像FOV为20 μm × 20 μm。
图 2：缺陷区域EDS能谱（图a）与AES全谱扫描结果（图b）。
随后通过FIB原位切割，成功获取FeSi颗粒的截面，再利用AES对该截面进行成分分析。值得注意的是，PHI 710扫描俄歇纳米探针配备同轴筒镜式分析器（CMA），围绕电子束呈360º方位角，在样品任意倾角下都能提供高灵敏度信号，是分析表面存在高度差（不规整）样品的利器。因此，对于FIB切割后自带倾斜角的截面，PHI 710能够精确表征整个截面从顶部到底部的真实成分。结果如图3所示，暴露截面的AES元素Map显示，颗粒内部的Fe信号显著增强，证实该颗粒埋藏于涂层下方的铝基体内部。
图 3：FIB切割颗粒后，截面的SEM图像（图a）、俄歇点谱（图b）、叠加的俄歇元素map（图c）。其中钛涂层为绿色，铝基体为蓝色，铁颗粒为紫红色。
结论：
AES联合EDS、FIB的策略，能够高效且精准地实现对样品内部埋藏金属颗粒的探测与表征，该方案之所以成功，主要源于：
1、EDS分析深度大，可达0.1 μm -几μm，结合SEM能够快速定位亚表面的FeSi颗粒；
2、AES搭载的FIB可实现颗粒原位剖切，暴露内部截面；
3、AES凭借高表面灵敏度与高空间分辨能力，能够对新鲜截面进行成分表征，从而获取颗粒的真实化学组分。
总之，三者联用为材料内部异质颗粒与缺陷分析提供了一套完整的、可靠的表征方案。
编辑：ULVAC-PHI应用工程师王玮玮
审核：ULVAC-PHI应用工程师丁志琴
