A scanning electron microscope transition edge sensor (SEM-TES) has been developed to analyze the minor or trace constituents contained in a bulk sample and small particles on the sample under a low accelerating voltage (typically < 3 keV). The low accelerating voltage enables to improve the spatial analysis resolution because the primary electron diffusion length is limited around the sample surface. The characteristic points of our TES are 1) high-energy resolution at 7.2 eV@Al-Kα, 2) continuous operation by using a cryogen-free dilution refrigerator, and 3) improvement of transmission efficiency at B-Kα by using thin X-ray film windows between the sample and detector (about 30 times better than our previous system). Our system could achieve a stabilization of the peak shift at Nd-Mα (978 eV) within 1 eV during an operation time of 27,000 s. The detection limits with B-Kα for detection times 600 and 27,000 s were 0.27 and 0.038 wt%, respectively. We investigated the peak separation ability by measuring the peak intensity ratio between the major constitute (Silicon) and the minor constitute (Tungsten) because the Si-Kα line differs from the W-Mα line by only 35 eV and a small W-Mα peak superimposed on the tail of the large Si-Kα peak. The peak intensity ratio (I(W-Mα)/I(Si-Kα)) was adjusted by the W particle area ratio compared with the Si substrate area. The TES could clearly separate the Si-Kα and W-Mα lines even under a peak intensity ratio of 0.01.

中文翻译：

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使用过渡边缘传感器的低加速电压扫描电子显微镜的高灵敏度 X 射线分析

已经开发出扫描电子显微镜过渡边缘传感器 (SEM-TES)，用于在低加速电压（通常 < 3 keV）下分析大块样品中包含的微量或痕量成分和样品上的小颗粒。由于初级电子扩散长度在样品表面周围受到限制，因此低加速电压能够提高空间分析分辨率。我们 TES 的特点是 1) 7.2 eV@Al-Kα 下的高能量分辨率，2) 使用无制冷剂稀释制冷机连续运行，以及 3) 使用薄 X-提高 B-Kα 的传输效率样品和探测器之间的射线胶片窗口（比我们以前的系统好大约 30 倍）。我们的系统可以在 27,000 s 的操作时间内在 1 eV 内实现 Nd-Mα (978 eV) 的峰移稳定。B-Kα 检测时间为 600 和 27,000 s 的检测限分别为 0.27 和 0.038 wt%。我们通过测量主要成分（硅）和次要成分（钨）之间的峰强度比来研究峰分离能力，因为 Si-Kα 线与 W-Mα 线仅相差 35 eV 和一个小的 W-Mα 峰叠加在大 Si-Kα 峰的尾部。峰强度比(I(W-Mα)/I(Si-Kα))通过与Si衬底面积相比的W粒子面积比来调整。即使在 0.01 的峰值强度比下，TES 也可以清楚地分离 Si-Kα 和 W-Mα 线。我们通过测量主要成分（硅）和次要成分（钨）之间的峰强度比来研究峰分离能力，因为 Si-Kα 线与 W-Mα 线仅相差 35 eV 和一个小的 W-Mα 峰叠加在大 Si-Kα 峰的尾部。峰强度比(I(W-Mα)/I(Si-Kα))通过与Si衬底面积相比的W粒子面积比来调整。即使在 0.01 的峰值强度比下，TES 也可以清楚地分离 Si-Kα 和 W-Mα 线。我们通过测量主要成分（硅）和次要成分（钨）之间的峰强度比来研究峰分离能力，因为 Si-Kα 线与 W-Mα 线仅相差 35 eV 和一个小的 W-Mα 峰叠加在大 Si-Kα 峰的尾部。峰强度比(I(W-Mα)/I(Si-Kα))通过与Si衬底面积相比的W粒子面积比来调整。即使在 0.01 的峰值强度比下，TES 也可以清楚地分离 Si-Kα 和 W-Mα 线。