本文中会提到两种电子显微镜，包含SEM(扫描式电子显微镜，简称SEM)和TEM(穿透式电子显微镜，简称TEM)，但是以探讨后者为主。如表1所示，和其他装设于电子显微镜的成份分析仪相比，虽然EDS的能量分辨率比较低，但由于它的操作方式和后续数据处理都相对简单，价格也最便宜，因此EDS在材料分析领域广为应用在微区成份分析，尤其是半导体工业界。

从图1可以看出SEM和TEM中的EDS分析最主要的差别。SEM使用的试片是块材型，电子扩展效应^{[1, 2]}使产生特性X光讯号的体积大很多，造成对应的空间分辨率因此下降。另外，由于仪器使用上的特性，SEM/EDS分析时经常可以改变操作的电压，范围从5 至 30 KV，可以查看样品在不同深度结构上的变化。而TEM/EDS通常是固定在例行的操作电压，无机固态材料分析领域通常使用二十万伏特(200 KV)。

因为EDS的能量分辨率只有130 电子伏特(eV)，所以能峰重迭在EDS能谱中经常发生，如何判断重迭的能峰真正归属是本文的主题之一。另一种典型伪讯号称为迷走X光(Spurious X-Rays)，源自入射电子束被散射后，激发其他试片区域或试片承载具而产生的X光讯号。

如图2(a)所示，当SEM的试片表面是凹凸不平时，有一些X光会来自非电子束直接照射的区域，这些被散射电子击中的地区如果组成和主分析区无异，则没有甚么问题。但如果组成和主分析区不同，则会产生令人困惑的元素能峰。因为试片粗糙表面引起的迷走X光的情况相当复杂，所以在SEM/EDS分析中，除了破断面分析外，都会将试片研磨抛光，形成平滑的表面，从根本上去除产生迷走X光的可能性。

本文将只讨论TEM/EDS分析中的迷走X光。在TEM中产生的迷走X光如图2(b)所示，从图2(b)中可以看出，主要的迷走X光就是来自承载试片的铜环和物镜。由物镜产生的迷走X光，另称为系统X光(System X-rays)^[3]，因为物镜是TEM系统本身的组件。透过在EDS侦测器前方增设准直器(Collimator)后，以高角度进入EDS侦测器的系统X光，在新型的TEM/EDS系统中已经被排除至可忽略的程度，接下来要讨论的主题是以铜环产生的迷走X光为主。因为铜环是最广为用于承载TEM试片，所以在许多TEM/EDS能谱中，都可以看到铜的能峰，如图3中的EDS能谱所示；如果承载试片的铜环改成镍环，迷走X光就变成镍 X光。

图3显示6个正规化(Normalization)的EDS能谱，仔细观察这些EDS能谱，发现这些能谱中的铜X光讯号有二大特点：

(一) 只有Cu K_α 能峰(8.040 KeV)，没有Cu L_α 能峰(0.930 KeV)

(二) Cu K_α的能峰强度(Peak Intensity)大致上随分析材料的平均原子序增大而增强。收集一系列用铜环承载的试片的TEM/EDS能谱并加以分析后后，得到如图4的曲线趋势图。

图4的横轴是原子序，纵轴是Cu K_α的能峰强度和该EDS能谱中主元素能峰强度的比值，例如：Si K_α 或Ta M_α。图4中的数据清楚显示在没有铜元素的试片中，Cu K_α仍然可见，其能峰强度确实会随被分析材料的原子序增大而增加，只是二者的关系并非是简单的线性关系。Cu L_α X光不是没有产生，只是没有足够的能量溢出铜环。在TEM试片中纯铜区域产生的EDS能谱如图5(a)所示， Cu L_α能峰比Cu K_α能峰高；类似地，从一纯镍的区域获得的TEM/EDS能谱如图5(b)所示， Ni K_α能峰和Ni L_α能峰的高度相仿。(正规化：将能谱中所有的讯号除以最大的讯号，使最大讯号强度等于1。)

综合图3 ~图5的数据得出的规则性，我们可以用来判断图6中，各层薄膜的EDS能谱中的铜讯号是迷走X光，而不是溅镀靶材受到铜元素污染。材料分析工程师应要负责提供客户准确的材料分析讯息，透过正确解读材料分析数据，研发部门和制程部门能够节省改善制程所需的时间和资源。

前面说过，在半导体组件STEM/EDS分析中最常见的能峰重迭为Si K_α(1.740 KeV)/ Ta M_α(1.709 KeV)/ W M_α(1.774 KeV)，如图7所示。图7包含三组正规化的EDS能谱，分别为Si/ Ta/ W，当三者迭放在一图时，Si K_α/ Ta M_α/ W M_α三个能峰重迭无法区分。在半导体组件前段制程中，钨栓/ 硅化物/ 硅基板连结一起，形成一种重要的电路结构，如图8(a)所示。如果使用原始未经运算处理的EDS资料，沿橘色箭头产生的EDS直线成份分布图(Line Profiles)将会如图8(b)所示，将钨栓的W M_α当成硅的讯号，产生一组错误的数据。经过适当地运算，分离Si K_α和W M_α后，EDS直线成份分布图才会变成如图8(c)所示的结果。

目前EDS大厂的EDS控制软件都有运算处理重迭能峰的能力。不过这些运算几乎都是以能谱影像(Spectrum Image)为对象，而非个别EDS能谱或直线成份分布图。所以摄取STEM/EDS能谱影像后，必须先将原始能谱影像的数据运算后，产生一组运算后的能谱影像，再萃取直线成份分布图数据，才会是正确的数据。

如果直接从原始能谱影像萃取的直线成份分布图数据，或用STEM/EDS直接执行直线成份分布模式分析，结果将如图8(b)所示。利用W L_α的数据和W M_α与W L_α的比值做简单的数学运算，即可分离W M_α和Si K_α的讯号强度得到正确的直线成份分布图。图8(c)的结果即是笔者利用图8(b)中的数据自行运算的结果。直接执行直线成份分布分析，而不用先进的能谱影像分析技术的优点是可以省下许多仪器收集讯号的时间，缺点是EDS软件无法反卷积运算解开重迭的能峰。