GB T 15074-1994 电子探针定量分析方法通则.pdf

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1、UDC 621.317.7 : 535-34 N 33 电G/T 15074 94 General guide for EP岛1Aquantitative analysis 1994-05-09发布1994-12-01 自主委主主主E才注监局发布中华人民共和国国家标准电子探针定量分析方法通则1 主题内容与适用范围Geneml guide for EPMA quantitative analysis 晤士.，-GB/T 15074-94 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、各种修正处理方法及最终报告格式。本标准适用于波长分光谱仪的电子探针分析仪对样

2、品中各元素组成定量分析测量及数据处理过程。2 引用标准GB/T 4930 电子探针分析标准样品通用技术条件3 方法原理电子探针定量分析是应用具有一定能量并被聚焦的电子束轰击样品，被照射区样品表面各元素激发出不同波长的X射线，通过晶体分光谱仪对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，经修正计算，从而获得样品被激发区内各元素含量值。电子探针分析是一种微区(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 电子探针分析仪基本组成方框图如下:电子他光学显微镜样品直X射辑晶体分光革提X射线计散革蛙图1电子探针分析仪组成

3、方框图4.2 电子探针分析仪由以下主要部分组成:4.2. 1 电子枪:产生具有一定能量的电子束。4.2.2 聚光镜2会聚镜及物镜，将电子束会聚于样品表面及控制束斑大小。电子计算机系统4.2.3 光学显微镜z观察样品表面，选择电子束照射部位，其焦点作为X射线谱仪的罗兰园焦点。1994-05-09批准1994-12哥们实施I 一二一一一一一一一一千. GB/T 15074-94 4.2.4 样品室:装载样品，并可移动样品，倾斜样品，使所需分析部位处于电子束照射下。4.2.5 晶体分光谱仪:用分光晶体对X射线谱进行分光。选择所需测量的元素特征X射线。4.2.6 x射线测量系统z测量X射线强度并记录。

4、4.2.7 电子计算机系统控制仪器及系统对数据进行采集及处理。飞、自电子探针分析仪为高精密的仪器设备，其工作环境应符合以下基本要求z5. 1 无腐蚀性气体及粉尘量较少的房间。5.2 相对湿度应在50%70%之间。5.3 室温控制在1825C。5.4 不应有其他杂散电磁场干扰(小于5T)。5.5 电源电压及频率应稳定(220V士10%.50 Hz+1 Hz)。5.6仪器应配备专用地线，接地电阻应小于10!lQ 5.7 墙壁及地板应采取抗静电措施。6 测量前的准备仪器在正式测量工作以前应满足下列准备条件6. 1 电子光学系统 6. 1. 1 开机，并经预热稳定。6. 1. 2 选择被测样品中元素相

5、应加速电压。6. 1. 3 调节电子枪灯丝加热，使束流稳定饱和，会聚电子束。6. 1. 4 调节电子束，使电子束位置与光学显微镜十字叉中心并与晶体分光谱仪的罗兰园焦点重合。6.1.5 合轴并调节扫描图象清晰。6.2 x射线it数系统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器使各分光晶体测量各元素X射线强度处于最佳状态。6.2.3 推荐以下纯元素标样作检验各分光晶体的标准。分光晶体STE RAPCTAP) LiF PET 元素C Si 6.2.4 切断入射电子束，检验X射线强度应接近于零。6.3 综合检查Cu Ti 在正式测试样品前应对待测样品相近类型的标样(合金、多种元

6、素矿物等)进行测量，其各元素X射线强度应达到预期值，或测量标祥成分应和标准成分相符。6.4 在有电子计算机控制的电子探针分析仪，应词用计算机程序对电子探针分析仪的动作功能进行全面测试。7 测量条件的选择7.1 加速电压的选择7. 1. 1 一般原则加速电压应选择样品中被测量的主要元素的特征X射线的临界激发电压的23倍。7. 1. 2 在实际测量中推荐的加速电压值:金属及合金25 kV 2 一一一巳一 硫化物氧化物矿物超轻元素7.2 电子束束流选择20 kV 15 kV 510 kV G/T 15074-94 7. 2. 1 一般原则对于主要含量的元素(含量大于10%)，选择束流使X射线在预定的

7、计数时间内总汁数应超过104，以保证最后结果的精度。7.2.2 推荐电子束束流一般在1X1010A范围。7.3 被检测X射线的选择7.3. 1 一般原则一一优先采用被分析元素的主要发射线系。若样品中含有其他元素对该特征线造成干扰9或在已定的电压、束流下计数率过高时，可按下列顺序选择其他线系凡，L钮，M，K，L，Mc7. 3.2 推荐采用的线系z被分析元素原子序数小于32时，采用K线系，被分析元素原子序数72;主Z32时，采用L线系，被分析元素原子序数72时，采用M线系。7.4 束斑直径的选择7.4. 1 一般原则一保证束斑产生的激发区尺寸不超过待分析区的尺寸。被分析元素的特征线的强度足够高(达

8、到预期分析精度)。7.4.2 推荐束斑直径聚焦或直径1m的束斑，如欲获得较大面积准确的平均成分，可采用相应的散焦束斑。8 标样的正确选择8. 1 标样选择的一般原则8. 1. 1 和被测样品有类似的物理性质。如矿物样品，优先选择天然矿物标样，金属合金样品则优先选择相近合金标样，其次选择纯金属标样。8. 1. 2 和被测样品有相近的化学成分。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. 1. 3选择标样应尽量避免有其他元素干扰被测元素谱线。8.2 电子探针定量分析标样的要求8.2.1 应选用我国颁布的电子探针分析标样。8.2.2 由其他途径获得的标样，应有相应的证书，

9、或按GB/T4930规定实际测定，指标符合者报请有关标准机构批准后方可应用。8.2.3 对我国尚未颁布的或不能提供的标样，各实验室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GB4930要求，并应在结果报告中说明。8.3 标样的检查8. 3. 1 标样在每一次使用时应用光学显微镜检查，应避开晶粒边界及其他偶然缺陷部位进行测量。8.3.2 标样使用应符合有效期限，过期后应重新处理及检测，经批准后可以重新应用。8.4 标样表面的喷涂8.4. 1 不导电的标禅应当在表面喷涂导电层。8.4.2 喷涂的导电层的材料及厚度应和被测样品表面喷涂一致。9 测量过程概述9. 1 定性分析应用电子探

10、针分析仪或其他仪器，提供被分析样品中主要元素及次要元素。一一一3 4 G/T 15074-94 9.2 标样X射线强度测量根据定性分析结果选择相应标样，并对标祥中相应元素X射线强度进行测量。9. 3 被测样品的X射线强度测量对被测样品中各个元素逐个测量其X射线强度。9. 4 计算相对X射线强度将所有元素的X射线强度扣除本底，经死时间校正，入射电流校正后，被测样品中各元素X射线强度和纯元素标样X射线强度的比值为相对强度KA。KA lA/IA100 式中，lA一一一样品中A元素的X射线强度;1一纯元素A标样的X射线强度。9. 5 10 10. 1 10.2 11 将相对强度经物理修正模型计算，求得

11、各元素的百分含量。电子柬入射电流的测量在每一次测量X射线强度前或(和)后均应对入射电子束流进行测量。被测量的X射线强度将被入射电子束流值归一化处理。标样中的元素X射线强度测量11. 1 根据被测试样定性分析结果选择最为合适的标祥。11. 2 将标样置于镜筒中并移至光学显微镜十字叉中心，即谱仪罗兰圆焦点位置。11. 3 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波长位置。( 1 ) 11.4 在峰位正、负本底处检查是否有其他X线系干扰，如有干扰则可以调节背景位置以避开干扰线。11. 5 在峰位处寻找正确的峰位值，然后在该位置对X射线峰值强度进行多次测量(推荐三次以上).

12、并求其平均值(lp)。11.6 在峰两侧对称处，测量本底强度:lB (lB1十162)/2( 2 ) 11. 7 对峰值强度lp及本底强度lB进行死时间校正，其基本公式如下zll/(l-r1).( 3 ) 式中:T一一一仪器死时间常数;l一原始X射线强度;I一经修正后的X射线强度。11. 8 对峰值强度1p及本底强度lB进行束流强度校正，其基本公式如下:I二1/BC式中:BC一一测量X射线强度接近同时的束流值，A.的l一一原始X射线强度测量;I一-经束流校正后的X射线强度。. ( 4 ) 11. 9 对死时间校正、束流校正后的X射线强度1p及本底值16，经式(5)计算获得元素A的净特征X射线强

13、度为.1, lp - 16 . ( 5 ) 人的单位为:计数/A.s。12 未知样品X射线强度测量12. 1 电子探针定量分析样品应当满足F述基本要求:12. 1. 1 曰:为固体，在真空中不挥发，被分析部位在电子束轰击下稳定。4 飞，飞 12. 1. 2 被分析表面需经过研磨并抛光。12. 1. 3 被分析表面应导电。GB/T 15074-94 、.12. 1. 4 如样品本身不导电则应喷涂碳等导电层，其导电层材料及厚度应和标祥相同。12.2 各元素的X射线强度测量z12. 2. 1 按照定性分析程序或其他分析方法提供的被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

14、元素测量的先后次序应按如下次序进行za. b 不稳定的元素.如Na，K等，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 每个元素X射线强度测量的次序z寻峰，测量X射线峰值强度;a. b. 移动分光谱仪至正、负本底处，测量正、负本底X射线强度; 每次测量X射线强度时应测量相应的入射电流。12.4 测量样品中各元素的X射线强度时不应漏测含量超过0.5%以上的元素。12.5 在下列情况下可以对其中一个元素不进行测量:a. 在氧化物矿物或其他氧化物的定量分析方法时(即B-A法可以不测量氧;b. 对样品中某元素己知并其含量已知时可以不测量该元素，但该元素应参加修正计算pC. 非样品本

15、身物质元素，如喷涂导电层材料元素，可以不进行测量。12.6未知样品的X射线强度测量过程同标样X射线强度测量，即与第11章棺同。13 电子探针定量分析的基体修正处理13. 1 式中=基体修正公式CA = KA f(Z ,v ,) K A = hlh CA一一样品中元素A的百分含量;KA一一样品中元素A的特征X射线强度和纯元素A的X射线强度之比值pIA一一试祥中元素A的X射线强度;1 AIOO一一纯元素A标祥的X射线强度;. ( 6 ) f(Z ,V ,) 试样中各元素的原子序数(Z)，分析时的加速电压(V)及X射线射出角( )的函数。13. 2 ZAF修正法13. 2. 1 适用范围ZAF修正方

16、法是电子探针定量分析中较为普遍使用的一种修正方法，它适用于除超轻元素以外的(11Z92)元素定量分析的修正处理，样品可以是合金、化合物、矿物等块状固体试样。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的相乘积来代表基体中各种因素的修正函数，使元素A的含量CA和相对强度KA及基体修正因子(Z、A、F)有如下数值表达式.CA = KA Z A .F . . .( 7 ) KA = IA/IAloo 式中:CA 元素A在基体中的重量百分数45 一一一一川一-一一一一一一一一一一一一一一- GB/T 15074-94 KA一一在测量条件完全相同的情况下

17、，试祥中元素A的特征X射线强度IA和纯A元素的标样的X射线强度1AIOO之比值;Z一一基体中各元素综合原子序数修正系数;A一一基体中各元素综合的吸收修正系数;F一一各元素间的特征X射线相互激发的荧光效应修正系数。13. 2. 3 z、A、F系数和基体试样中的各元素的含量、原子序数、加速电压、X射线出射角有关。13. 3 系数修正法(B-A法13. 3. 1 系数修正法(即B-A1.去)适用于氧化物及氧化物矿物样品的电子探针定量分析修正，其标样采用纯的氧化物或氧化物矿物，分析时加速电压般采用15kV。13. 3. 2 基本公式CA/KA =AB + (1AB)CA . . ( 8 ) KA =

18、IA/IAloo 式中，CAA元素氧化物的百分含量;KA一一样品中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，AB一一元素B对元素A的修正系数，官与加速电压及X射线的出射角有关，系数可以根据实验测定或计算得出。13. 4 灵敏度曲线法(检量线法)13. 4. 1 适用范围本方法多用于基体基本相同的样品中低含量元素测量和ZAF修正方法遇到困难(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量范围内，元素的特征X射线的强度与含量成正比，因此可选用五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，被分析元素的含量由低到高。利用被分析元素的特征X射线强度IA与在

19、相应的标样浓度C的线性关系(如图2所示)或关系式:CA = A + BIA .( 9 ) 式中A，B为系数，由五块己知标样求出。根据上式可把在相同实验条件下测得的试样中该无素的特征X射线强度直接换算成含量值。XI03 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1. 5 1.0 0.5 G 0.2 0.4 0.6队81. 0 1. 2 1.1 (川!m)凶26 飞GB/T 15074-94 14 定量分析报告14. 1 电子探针定量分析报告包括如下内容z14. 1. 1 样品来源.编号、送祥单位及送样人。14. 1. 2 测量条件:加速电压，电子束电流，束斑直径，使用的仪器及X射线出射角，

20、计数时间。14. 1. 3 标祥g编号，化学成分，标祥级别。14. 1.4 修正方法。14. 1. 5 修正处理结果。14. 1. 6分析人员、主管人员、检验单位公章。14. 1. 7 报告日期。14.2 推荐探针定量分析结果报告格式见附录Ao一一一一一 -峙九7 )二报告编号送样单位标祥名称测定项目报告日期报告页数收样日期分析人校对8 GB/T 15074-94 附录A探针定量分析结果报告格式(补充件xxxx分析测试中心分析报告技术负责人质量负责人k、，GB/T 15074-94 电子探针分析报告测量位置示意图(或图象文件名元素定量分析结果(wt%l样品编号分析点号斗标祥说明标样编号z标样级

21、别.成分值3分析者:审核者分析日期2年月日报告共附加说明:本标准由全国探针分析标准样品标准化技术委员会提出。本标准由核工业部北京地质研究院、冶金部钢铁研究总院等单位负责起草。本标准主要起草人张宜、毛允静。本标准由全国探针分析标准样品标准化技术委员会负责解释。一-一一一一一一一一一-其他主(谱文件名)斗页第页,.,.,-一一可叮KD町FHh惶。华人民共和国家标准电子探针定量分析方法通则GB/T 15074-94 国中(京)新登字023号祷中国标准出版社出版(北京复外三里河)中国标准出版社北京印刷厂印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售版权专有不得翻印* 开本880X1230 1/16 印张3/4字数18千字1994年11月第一版1994年11月第一次印刷印数1-1500 4怜书号，155066 1-11186 标目251-45