在標準掃描透射電子顯微鏡 （STEM） 上使用 30 mm2 的探測器面積的能量分散 X 射線光譜（EDS 或 EDX） 可在幾分鐘內提供具有納米級分辨率的元素面分析。分析條件是，當探測器頭足夠小（細管徑設計），探測器就可以盡可能接近試樣（高固體角）并且相對試樣足夠高（高檢出角）。后者有助于避免陰影效應和降低吸收對結果的負面影響。

標準STEM安裝30 mm2有效面積，帶有SLEW 的EDS，探測器可以達到0.09 sr固體角和22°的檢出角。我們用它來分析半導體內連接結構（圖1）。元素分布可以被成功表征。使用Cliff-Lorimer方法定量處理EDS數據。ESPRIT 軟件中Cliff-Lorimer理論因子的計算基于以下信息：

• 具有輻射橫截面和熒光產生值的強大，完備的原子數據庫

• 探測器與試樣的幾何構型

• 探測器的量子效率

在相同條件下研究的一系列標本中，使用理論計算因子的 Cliff-Lorimer 方法相對于樣本系列中所選的標準樣品，可精確到幾個原子百分比內。EDS 數據清楚地顯示了 Ta 和 TiN 互連襯里的鉭和鈦，以及銅和鎢填充（圖 2）。鈦信號可以從氮信號中分離。可以去工作并正確分配 Si、Ta 和 W（圖 3）。

采用X射線方法表征半導體納米結構的元素分布圖并不總是直截了當的。在研究半導體材料時，實現納米尺度空間分辨率和X射線峰值重疊的解卷積是常見的挑戰。有時，使用 SEM 進行表征而不是昂貴的 TEM ，不光節省經濟成本還節省時間成本。

在這個案例中，我們展示了使用環形 XFlash? FlatQUAD EDS 探測器，在 SEM 中獲取的半導體結構的高分辨率 EDS 圖。XFlash? FlatQUAD的 4 個 SDD 環形排列整體具有對稱性，測試時探測器位于在試樣和 SEM 極片之間。測試條件為 20 kV 加速電壓和 220 pA 電流。XFlash? FlatQUAD 的高靈敏度允許在SEM中實現超過10 nm的空間分辨率（見圖2）。盡管 X 射線峰值重疊嚴重，但硅 （Si） 和鎢 （W） 在結果圖上可以很好地區分，這要歸功于布魯克 ESPRIT 軟件中優秀的峰值解卷積的模型（參見圖 1）。

核殼結構的顆粒在納米技術中發揮著越來越重要的作用，特別是在催化中。

本應用示例提供 Pd-Pt 核殼納米顆粒的元素分布圖。左側的圖像庫包含一個包含 Pd 和 Pt 顆粒的混合元素 HAADF 圖像。定量的單元素圖提供了更清晰的核殼元素分布圖。除此之外，也可以看到，顆粒的左側并沒有 Pt，這是由于生產過程的特殊設計。

數據是由Johnson Matthey 和 the University of Birmingham (UK)提供的。

掃描透射電子顯微鏡（STEM）中的能量分散X射線光譜（EDX或EDS或EDXS）可為生命科學提供有價值的數據，例如：細胞和組織成像。用于 EDS 的硅漂移探測器在低能端非常敏感，因此現在 EDS 通常可以檢測與生命科學相關的少量輕元素，如鈣、氧、氮和硫。

此外，EDS 允許在一次實驗中對元素周期表幾乎所有元素進行面分布表征，這樣的面分析表征通常只需幾分鐘。這使得電子顯微鏡中的EDS成為研究復雜生物材料的重要設備。

生物礦化是一個合適的研究方向，因為氧或鈣等元素的EDS面分布表征是可行的。此外，酵母細胞的免疫標簽也可以通過它們周圍的成分所被EDS 識別。

例如，在標準STEM中，使用EDS對感染了惡性瘧原蟲（導致瘧疾的瘧原蟲）的嵌入人類紅細胞的樹脂進行了分析。定量面分布和譜圖分析見圖1。用于染色的金屬鋨還有輕元素磷的峰值重疊，使用多功能且非常開放的 EDS 分析軟件 ESPRIT 可以輕松這兩種不同元素的譜峰。圖2表明，在鋨峰中放入磷的譜峰對正確表征譜圖至關重要。此外，用于鈣元素的峰值也清楚地出現在扣除背底的譜中（沒有誤扣）。

Electron microscopy is the means to study materials with high spatial resolution. Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) in the electron microscope allows to map element distributions on the nanoscale. And finally, the use of heating holders, or any other in-situ reaction cells, which are suitable for electron microscopy and EDS, allows to monitor the effect of materials treatment in-situ or in-operando in the electron microscope. This means that information on changes in structure and element composition is available qualitatively and quantitavely with high spatial resolution.

A Pt-Pd test specimen was investigated at various elevated temperatures using the Wildfire, a MEMS based heating holder from DENS solutions and a Bruker QUANTAX EDS system with an XFlash? 6T 30 detector on a standard scanning transmission electron microscope (STEM). The detector with 30 mm2 active area achieves a collection angle of 0.09 sr at a take-off angle of 22° in the STEM used. The specimen holder is of a new special design for improved thermal stability in z-direction, which allowed to monitor the same specimen area easily between room temperature and 1000°C. The EDS system provided suitable mapping times of a few min element map at each temperature step.
Figure 1 shows the development of the Pt-Pd nanoparticles with rising temperature.
Figure 2 demonstrates how the development of the particle number size and composition can be monitored quantitatively using PCA based phase analysis and arealy coverage.