GB T 15074-2008 电子探针定量分析方法通则.pdf

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1、l CS 7 1.040. 99 N 53 中华人民共和国国家标准G/ T 15074-2008 代替GB/T15074-1994 电子探针定量分析方法通则General guide of quantitative analysis by EPMA 2008-06-16发布 中华人民共和国国家质量监督检验检技总局甘夕中国国家标准化管理委员会2009-03-01实施发布G8/ T 15074-2008 目次前曹.m 1 1倒.，2 规范性引用文件.1 3 4 5 6 7 8 方法原理.电子探针分析仪基本结构仪稽的环境条件.2 测量前的准备.2 测量条件的选择.3标样的选择.39 测量过程概述.4

2、 10 电子来人射电流的测量.411 标样中的元素X射线强度测量4 12 试样中各元素的X射线强度测量.5 13 电子探针定量分析的基本校正.6 14 测量不确定度. . . . 7 15 结果报告.8I 前本标准代替GB/T15074-1994(电子探针定量分析方法通则.本标准与GB/T15074-1994相比主要变化如下:一一增加了引用标准，吸收了国际国内近年发布的标准的技术内容，-一部分术语按ISO23833: 2006迸行了修改s-一删除了原标准附录A;-，曾加了测量不确定度评价要求(见第141世) 本标准由全国徽束分析标准化技术委员会绽出并归口.本标准起尊单位2核工业北京地质研究院，

3、北京钢铁研究总院.本标准主要起人g范光、朱衍勇、葛祥坤、张宜、毛允静.本标准所代精标准的历次版本发布情况为:一-GB/T15074- 1994. GB/ T 15074-2008 四GB/ T 15074- 2008 电子探针定量分析方法通则1 范围本标准规定了电子探针定量分析过程中仪器的安装要求、工作条件、标样选择、基本操作过程、各种校正处理方法及结果报告内容.本标准适用于具有波谱仪的电子探针分析仪对试样中各元素组成定量分析测量及数据处理.2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款.凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准，然

4、而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本.凡是不注目剔的引用文件，其最新版本适用于本标准.GB/T 4930徽束分析电子探针分析标准样品技术条件导则(GB/T4930- 2008. 150 14593 , 2003 . IDT) GB/T 20725 波谱法定位点分析电子探针显微分析导则(GB/T20725-2006.150 17470: 2004. IDT) 150 22309: 2006微京分析能谱定量分析150 23833 : 2006 微束分析电子探针显微分析(EPMA)术语150/ IEC 17025 , 2005 检测和校准实验室能力的通周要求3 方法原理电

5、子镣针定量分析是应用具有一定能量并被会蒙的电子束轰击试样，被照射区试样表面各元素激发出具有该元素特征波长的X射线，通过渡谱仪对X射线进行分光，并对其中各元素的特征X射线强度进行测量，并和相同条件下的标准样品的X射线强度进行比较，经校正计算，从而驳得试样被激发区内各元素的含量值.电子银针定量分析是一种微区(微米量级成分相对比较的物理分析方法.4 电子探针分析仪基本结构4. 1 仪银主要翁构电子银针分析仪基本组成方框图如图1所示.电子抢电子透镜光学显微镜梯晶:i:4.2 仪锦主要组成部分4. 2. 1 电子枪，(，体分光系统X射线计.系统图1电子摞针分析仪组成方橙图电子计算机系统电子探针分析仪中的

6、电子光源，由-发射体(加热鸽丝、LaB.灯丝、热场发射尖编、静电吸出与加GB/ T 15074-2008 速系统组成.它产生具有一定能量的电子束.4. 2.2 电子遥领包指骤光镜及物锐，将电子束会.子试样表面、限定束流及控制来斑大小.4.2.3 光学显微镜观察试样表面，选择电子束照射部位，其焦点作为X射线谱仪的罗兰闺焦点.4.2.4 样品窒装载试样，并可移动试样，倾斜试样，使所需分析部位处于电子束照射下-4.2.5 波涌仪用被谐仪对X射线谱进行分光.选择所有E测量的元素特征X射线.4.2.6 X射线测量系统测量X射线强度并记录-4. 2.7 电子计算机系统撞倒仪器及系统对数据进行采集及处理.5

7、 仪嚣的环填条件电子探针分析仪为商精密的仪锦设备，其工作环境应符合以下基本要求=a) 元腐蚀住气体及精尘量绞少的房间zb) 相对湿度应在50%-70%之间s。室温控制在18C-25C; d) 环横交变干扰磁场磁感应强度小于5T，。电源电压及频率应稳定(220V士10%.50 Hz土1Hz) I O 仪器应配备专用地线，接地电阻应小于1000，g) 精壁及地板应采取抗静电附施.6 测量前的准备6.1 电子光学系统6. 1. 1 开机，并经预热稳定.6. 1. 2 选择被测试样中元素相应的加速电压.6. 1. 3 调节电子枪灯丝加热，使束流稳定饱和，会寨电子束.6. 1. 4 合轴并调节扫描图像使

8、其清晰.6. 1.5 调节电子策，使电子束位置与光学显微镜十字叉中心对中并与波谱仪的罗兰困焦点重合.6.2 X射线计敛系统6.2.1 计数管高压稳定.6.2.2 调节脉冲高度分析器及放大吉普使各分光晶体处于测量各元素X射线强度的最佳状态.6.2.3 推荐用表l所列纯元素标样作检验各分光晶体的标准.袋1推荐的位验分光晶体的试样STE C RAP(TAP) Si 日-nwPET Ti 6.2.4 切断入射电子来.检验X射线强度应接近于零.6.3 鲸合串盘查在正式测试试样前应先词用计算机程序对电子探针分析仪的各项功能进行全面测试，然后对与待测试样相近类型的标榜含金、多种元索矿物等遂行测量，其各元素X

9、射线强度应达到预期傻，或测量标样成分应和标准成分相符.7 测量条件的选择7. t 加速电压的选择7. 1. t -A量原则G8/ T t切74一2008加速电压应选择试样中被测量的主要元素的申奇征X射线的临界激发电压的2-3倍.但应尽量减小试样损伤、试样湾染和选兔X射线镣测器饱和.7. 1. 2 飨荐的加速电压值a) 金属及含金20kV-25 kV , b) 硫化物15kV-20 kV, c) 氧化物矿物15kV-20 kV , d) 越轻元素5kV- I0 kV. 7.2 电子东京流选簿7.2. 1 -1量原则对于主要含量的元索质量分数大于10.%)，选择束流使X射线在预定的计数时间内总计数

10、应超过10 .以保证最后结果的精度.7.2.2 推荐的电子束束流-Ai在lXl0-aA-I0- A范围.7.3 被钱测xM钱的选镰7.3.1 -1量原则优先采用被分析元素的高强度和高?/B比谱钱.若试样中含有其他元素对该待征X射线造成干扰，或在己定的电压、束流下计数率过高时，可按下列顺序选择其他线系:K.tL.，占1.K, .L, ,M,. 7.3.2 推荐采用的线系a) 被分析元1量原子序曼!rZ72时，采用M线系.7. 4 蒙混11径的选择7. 4. 1 -Ii原则保证束斑产生的激发区尺寸不超过待分析区的尺寸.被分析元素的特征X射线的强度足够离达到预期分析精度) 7. 4.2 推荐的*斑直

11、径.焦电子束以获得直径+1m的柬斑，如欲获得较大面积的平均成分，可采用相应的徽焦束斑.在分析含有易发生离子迁移的元素的试样时应适当扩大-*斑1r径到20m-50m.8 标样的选掰8. t -mt原则8. 1. 1 标样和被测试样有类似的物理性质.如矿物试样，优先选择天然矿物标样，金属合金试样则优先选择组成与结构相同或者相近合金标样，其次选择纯金属标样.8. 1. 2 标样和被测试样有相近的化学成分.如测量低含量元素时尽可能选择和被测元素成分在同一数量级内的标准样品.8. t. 3 选择标样时应尽霹意兔标样内有其他元素干扰被测元.语线.8.2 串串样的要求8.2. 1 应选用满足GB/T4930

12、要求的标样.3 GB/T 15074-2008 8.2.2 所使用的标样应有相应的证书.8.2.3 如果目前还无法获得有证标样，各实验:i:可根据自己工作需要选择、研制标样，但其性能指标应接近或符合GB/T4930要求，并应在结果报告中说明.8.3 标榜的俭查8.3.1 光学显.，童检查标样在每一次使用前应用光学显微镜检查.应避开品界及其他偶然缺陷部位进行测量-8.3.2 标将再抛光标祥应饺证书要求的周期和方法进行再抛光.8.4 标将褒面的啧涂不导电的标样应当在表丽啧涂20nm厚的碳导电膜.标样与试样的饭膜厚度应相同.9 测量过程镶这9.1 定性分析按照GB/T20725的要求首先进行试样的定

13、位分析，了解被分析试样中主要元素及次要元素.9. 2 标样X射线强度的测量根据定性分析结果选择相应标样，并对栋栋中相应元素X射线强度进行测量-9.3 被测试样的X射线强度测量对被测试得中各个元素逐个测量其X射线强度.9.4 计算相对X射线温度将所有元素的X射线强度扣除背底，经死时间校正，入射电流校正后，被测样品中各元#X射线强度和纯元素标作X射线强度的比值为相对强度KA式(l)计算z式中g1一一试样中A元素的X射线强度;lA10。一一纯元素A标样的X射线强度-9. 5 计算各元素的原量分童K A -lAIIAI曲将相对强度经物理校正模型计算，求得各元寰的质量分数.10 电子束入射电流的测量.(

14、 1 ) 在每一次测量X射线强度前或(和)后均应对人射电子束流进行测量.被测量的X射线强度将彼人射电子束流值归-化处理.11 串军事章中的元素X射线强度测量11. 1 栋栋准备根据被剖面t样定性分析结果选择最为合适的标样.11. 2 标将黯然将标辛辛置于样品室中并移至光学显微镜十字叉中心，即谱仪罗兰固然点位置.11.3 分光a体选择按所需测量元素选择相应的分光谱仪及分光晶体，将谱仪驱动至相应的特征滋长位置.11. 4 稽查曲背底干扰在锋位正、负背底处检查是否有其他X线系干扰，如有干扰则可以调节背底位宜以避开干扰线.11. 5 曲强度的测量在理论蜂位处寻找实际峰位值，然后在该位置对X射线峰值强度

15、进行多次测量(推荐3次以上).4 剧。._.-_. . - . . -一.，.-争-_._.- . -GB/ T 15074-2008 并求其平均值(1，) 11. 6 背底强度的测量在自辈两侧对称处，测量背底强度(1.).按式(2)计算z1. = (1., + 1酷)/2(2 ) 11. 7 死时阁饺正对自辈值强度1，及背底强度10进行死时间校正.按式(3)计算: = 1/(l - r) H .( 3 ) 式中3宫一一仪器计数测量系统死时间常数z一一原始X射线强度g1-一经校正后的X射线强皮.11.8 :;展渡校正对自辈值强度，及背底强度IB进行束流校正，按式(4)计算:1 = 1/BC 式

16、中:BC一一测量X射线强度时的束流值，单位为徽安秒(A s) ; l一一测量原始X射线强度;I一一经束流校正后的X射线强度.11. 9 净特征X射线净强度的计算( 4 ) 对经死时间校正、束流校正盾的X射线强度1，及背底值1.，囱式(5)计算获得元素A的净特征X射线强度(1A)为3lA的单位为:计数/(A.5) . 12 试串串中备无寰的X射线强度测量12. 1 试样的基本要求l A 1.一1.a) 应为团体，在真空中不挥2t.被分析部位在电子束轰击下稳定，b) 被分析表丽需经过研篇并抛光5c) 被分析表面应导电s( 5 ) d) 如试样本身不导电则应喷涂碳导电膜，其导咆膜厚度应和标样喷涂的导

17、电.1m厚度相同.12.2 备元素的X射线强度测量12.2. 1 基本要求按照定性分析程序或其他分析方法提供的曾在分析样品中存在元素的清单，逐个测量各元素的X射线强度.12.2.2 各元素测量的先后次*a) 易产生离子迁移的元素，如Na_K等;b) 含量较高的元素，主要元素;c) 含量较低的元素，次要元素.12.3 备元素X射线强度测量的次序a) 寻自章，测量X射线您健强度sb) 移动分光谱仪至正、负背底处，测量正、负背底X射线的强度sc) 每次测量X射线强度时应测量相应的人射电流.s GB/ T 15074-2008 12.4 可以不测量的元素在下列情况下可以对其中-个元索不进行测量ga)

18、用氧化物定量分析程序例如B-A法、ZAF氧化物程序等分析氧化物矿物、氧化物玻璃或其他氧化物时，可以不测量氧;b) 对试非非中某元素及其含量已知时可以不测量该元素，但该元素应参加校正计算zc) 非试样本身物质元素，如喷涂导电层材料元素，可以不进行测量i12.5 未知试样的X射线强度测量未知试样的X射线强度测量过程同标样的X射线强度测量(见第1U在) 13 电子探针定分析的基本枝正13. 1 昌在体校正公式基体校正公式见式(6)，式中3CA = KA X !(Z,V ,) KA IA/IAlO。CA-试排中元素A的质量分数gKA一一试;样中元素A的符征X射线强度和纯元素A的X射线强度之比值;lA一

19、一试:*手中元素A的X射线强度3IA，oo-一纯元素A标样的X射线强度s( 6 ) f(Z，V，世)-一试样中各元素的原子序数(Z)、分析时的加速电压(V)及X射线检出角()的函敛.13.2 ZAF梭正法13.2. 1 适用范围ZAF校正方法是电子银针定量分析中较为普遍使用的一种校正方法，官适用于除起经元1贯以外的元素01Z92)定量分析的校正处理，试样可以是合金、化合物、矿物等块状团体试样.13.2. 2 基本公式根据电子和物质相互作用的基本物理过程，用三个近似独立的系数Z、A和F的乘积来代表基体中各种元素的校正函数，使元素A的含量CA和相对强度KA及基体修正因子(Z、A、F)如式(7),

20、CA = KA Z A F ( 7 ) KA = IA/IA，回式中zCA-一元素A在基体中的质量分数;KA-在测量条件完全相同的情况下，试样中元素A的特征XJ线强度IA和纯A元素的串串样的X射线强度IA，oo之比值zZ一一基体中各元素综合原子序数校正系数sA一一基体中各元素综合的吸收校正系数，F一一各元，曾间的特征X射线相互激发的荧光效应校正系敛.Z、A、F系数与基体试样中的各元素的含量、原子序数、加速电压、X射线检出角有关.13.3 a系戴楼正法(B-A法13.3. 1 适用范围e系数校正法(BPB-A法适用于氧化物及氧化物矿物试样的电子银针定量分析校正，其标样采用纯的氧化物或氧化物矿物，

21、分析时加速电压一般采用15kV. 13.3.2 基本公式基本公式见式(8), 6 GB/ T 15074-2008 CA / K =。础+(l-a础)CA.( 8 ) KA=IA/IA1曲式中zCA-一.A元素氧化物的质量分数，KA-试样中A元素的X射线强度与纯A元素的氧化物X射线强度之比值，aA8-元fB对元素A的校正系数，它与加速电压及X射线的位出角有关，系数可以根据实验测定或计算得出.13. 4 贝鲁k皮幽缝法检最线法)13. 4. 1 适用范围本方法多用于羹体基本相同的试样中低含量元素的测量和ZAF校正方法遇到困难(如质量吸收系数不可靠时的定量分析.13. 4.2 方法原理根据在低含羹

22、范围内，元素的特征X射线的强度与质量分数成正比，因此可选用5块以上基体与试样的化学组成非常接近的标样，在这组标样中，彼分析元素的质量分敛由低到高.利用被分析元素的符征X射线强度IA与在相应的标样浓度C的线性关系(参贝，因2)或关系式(9): CA = A + B1 . . ( 9 ) 式中A、B为系数，自5块已知标样求出.根据上式可把在相同实验条件下测得的试样中该元素的符征X射线强度直接换算成质量分数值.Xl0 1. .5 4. 0 3. 5 3.0 2.5 2. 0 1. 5 1. 0 0. 5 A 0.20.40.& 0.8 1. 0 1. 2 1. 4 (厦量费./M圄2元素质量分被与特

23、征X射线强度关系示意图14 测量不确定度很多因素将影响咆子探针定量分析结果的不确定度.电子银针定量分析结果的不确定度的主要来源有试样制备、仪器佼准、分析条件选择、标样选择、校正方法等.详细的不确定度来源可参见lSO22309: 26附录c.7 GB/T 15074-2008 15 结果报告结果报告应包括lSO/IEC17025 : 2005要求的内容，特别是以下信息应包括在结果报告中za) 仪黯名称、型号;b) 分析条件(包括加速电压、电子束电流、柬斑直径、X射线撞出角等); c) 使用的标样zd ) 校正方法，e) 分析结果的不确定度估计客户要求时提供).8 。ON|叮hO的FH筒。华人民共和国家标准电子捺针定量分领方法通则GB/ T 15014-2008 因中* 中国标准出版往出版发行。北京复兴门外三里何北街16号曲政编码，100045网lII:www. 电话，6852394668511 548 中国标准出版检察皇岛印刷厂印刷各地意哥华书店经销 开本880X1230 1/16 印张i字It18千字2008年9月第一版2008年9月第-次印刷定价16.00元 书号，155066 1-33088 组有印装差销自本主士发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533