ICS71.040.99 N53 中华人民共和国国家标准 GB/T25189—2010 微 束分析 扫描电镜能谱仪定量分析 参数的测定方法 Microbeamanalysis—Determinationmethodforquantitative analysisparametersofSEM-EDS 2010-09-26发布 2011-08-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准由全国微束分析标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位:中国地质科学院矿产资源研究所。 本标准主要起草人:周剑雄、陈振宇。 ⅠGB/T25189—2010 引 言 X射线能谱仪是扫描电镜常用的配置,扫描电镜-能谱仪化学成分定量分析的准确度不仅取决于能 谱仪,也取决于扫描电镜性能。对扫描电镜-能谱仪定量分析性能的检验可将两者作为统一的整体来 考虑。 ⅡGB/T25189—2010 微束分析 扫描电镜能谱仪定量分析 参数的测定方法 1 范围 本标准规定了扫描电镜-能谱仪化学成分定量分析相关参数的测定方法。 本标准适用于对扫描电镜中影响定量分析性能的相关参数和能谱仪基本参数的测定,并以元素成 分定量分析结果对仪器做出综合分析。 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。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB/T4930 微束分析 电子探针分析 标准样品技术条件导则 GB/T17359—1998 电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则 GB/T20726 半导体探测器X射线能谱仪通则 JJF1001 通用计量术语及定义 3 扫描电镜能谱仪定量分析原理 扫描电镜发射的具有一定能量的聚焦电子束轰击试样表面时,产生被激发元素的特征X射线。这 些特征X射线经半导体探测器检测并经过信号转换、放大等一系列处理和分析后,可以得到试样中所 含各元素的特征X射线强度值,并通过与相应元素标准样品的X射线能谱的对比测定和修正计算处 理,可以获得被测试样化学组成的定量分析结果。 4 基本参数和检测用参考物质 4.1 基本参数 4.1.1 扫描电镜的基本参数:电子束流的稳定性、工作距离的重复性等。 4.1.2 能谱仪的基本参数:能量分辨率、X射线能量与仪器检测效率相关性等; 4.2 检测用参考物质 首选国家标准化行政主管部门批准颁发的国家级电子探针/扫描电镜标准样品,符合GB/T4930 的有关规定。若无合适的国家标准样品时,可选用相应机构认可的研究标样。 测定能谱仪能量分辨率的样品:选用金属锰标准样品和聚四氟乙烯样品。 测定能谱仪检出效率的样品:使用抛光、平整、洁净的纯铜或纯镍样品。 测定能谱仪元素定量分析准确度的样品:推荐至少选用一个合金(如Fe-Cr-Ni多元素合金)和一个 硅酸盐矿物(如镁铝榴石,橄榄石等)或玄武玻璃样品。对超薄窗口的能谱仪还应使用聚四氟乙烯或含 轻元素的样品(如玻璃碳、碳化硅、氮化硼或氟化钙等)。选用的样品应为平坦的抛光样品。 5 技术要求和测定方法 5.1 扫描电镜 扫描电镜的电子束流大小应有数字显示并可调。推荐配备法拉第杯以监控电子束流。实验中应使 1GB/T25189—2010 扫描电镜稳定。 5.1.1 电子束流稳定度 5.1.1.1 技术要求 a) 电子束流稳定度可以用计数稳定度来测量,计数率变化每小时应小于1%。 b) 如果用法拉第杯监测,钨灯丝和热场发射扫描电镜的电子束流稳定度每小时应优于1%,冷场 发射扫描电镜电子束流稳定度每小时应优于5%。推荐配备束流稳定器。 5.1.1.2 测定方法 a) 在仪器充分预热后,选择加速电压20kV,测量特定元素的计数率,每隔6min测定一次,共测 定10次。 计数稳定性A按式(1)计算: A=σ I…………………………(1) 式中: σ———10次测量值的标准偏差; I———10次测量值的算术平均值。 b) 如果扫描电镜配有法拉第杯,也可以使用法拉第杯直接进行电子束流大小的测定。选择加速 电压20kV,插入法拉第杯,每隔6min测定一次电子束流,共测定10次。电子束流稳定性A 按式(1)计算。 5.1.2 工作距离 5.1.2.1 技术要求 试样和标准样品的工作距离应保持一致。 5.1.2.2 测定方法 把试样放在能谱仪定量分析要求的工作距离,使试样放大图像到5000倍,使用样品台聚集使图像 清晰,当交换样品时,保持扫描电镜工作距离不变,仍然使用样品台聚集使图像清晰。 5.2 能谱仪 5.2.1 能量分辨率 5.2.1.1 技术要求 能谱仪的能量分辨率应通过测量Mn-Kα谱峰半高宽来表示。对于超薄窗能谱仪,除了测定 Mn-Kα谱峰半高宽外,还应测定碳和氟的Kα谱峰半高宽。对于精确的定量分析,当存在一个能 量接近1keV的谱峰时,应使用Mn-Kα的FWHM低于160eV的探测器,最好使用小于135eV的 探测器。 5.2.1.2 测定方法 选取纯锰(或氧化锰)样品,以及聚四氟乙烯等样品,安装在样品台上,在仪器充分预热稳定后,采集 样品的X射线能谱。利用能谱仪提供的计算分辨率的程序计算Mn-Kα以及碳和氟的谱峰半高宽,或 利用谱图直接测量,得出能谱仪能量分辨率。 5.2.1.3 测量条件 用锰样品测量Mn-Kα谱峰半高宽时,加速电压用15kV。用聚四氟乙烯或其他轻元素标样测量碳 和氟的Kα谱峰半高宽时,加速电压用10kV。调整束流以使测量中计数率不超过规定的计数率极限, 峰计数强度应高于10000(参照GB/T20726的附录A)。 5.2.2 X射线能量与仪器检测效率相关性 5.2.2.1 技术要求 对X射线能量与仪器检测效率的关系,至少应标出特定物质的特征X射线的低能线与高能线的强 2GB/T25189—2010 度比值L/K。此比值应是用垂直于样品表面的20kV电子束激发并在检出角35°检测到的纯镍或纯铜 样品谱线中L线系和Kα线净峰面积比。 5.2.2.2 测定方法 使用抛光、平整、洁净的镍或铜样品,将样品安装在与入射电子束垂直的位置。加速电压用20kV, 峰计数强度应高于10000。扣除线性背底后确定纯镍或纯铜样品谱线中L线系和Kα峰的净峰面积, 面积比即为L/K比值,最后结果应采用至少5次测量结果的平均值(参照GB/T20726的附录B)。 5.2.3 其他要求 能谱仪应有标准样品数据库,并可在日常使用时建立实时测定的标准样品数据库,以便进行有标样 定量分析。能谱仪中应有定量分析轻元素的程序。 5.3 定量分析 5.3.1 技术要求 对于扫描电镜-能谱仪的定量分析结果,在按照GB/T17359—1998所规定的测量条件和测量步骤 下,在有标样定量分析情况下,对于原子序数大于11的,平坦的、无水的、致密的、稳定的试样,其误差要 求见表1。 表1 扫描电镜-能谱仪的定量分析误差要求 质量分数允许的相对误差/% 合金 矿物 质量分数>20% 2 5 3%≤质量分数≤20% 5 10 1%≤质量分数≤3% 15 20 0.5%≤质量分数≤1% 20 30 0.1%≤质量分数≤0.5% 30 50 注:以上要求不包括有重叠峰和干扰峰的情况。 5.3.2 测定方法 5.3.2.1 合金和矿物标样定量分析 待仪器充分预热后,参照GB/T17359—1998第8、9章的要求进行定量分析。 对合金和矿物标准样品中含量大于0.1%的所有元素进行有标样定量分析,测定出标样中此元素 的质量分数。 连续测量5次,并得到5次测量值的算术平均值为n。 定量分析相对误差K按式(2)计算: K=|n-w| w×100% …………………………(2) 式中: w———标准样品中元素的已知质量分数。 5.3.2.2 轻元素标样的定量分析 待仪器充分预热后,使用10kV加速电压,对含有C和F元素的标样进行分析,连续测量5次,并 得到5次测量值的算术平均值为n。 定量分析相对误差K按式(2)计算。 3GB/T25189—2010 6 测定报告 报告中至少应包括如下内容:扫描电镜电子束流的稳定性/计数的稳定性、工作距离的重复性的测 定结果;能谱仪的能量分辨率、X射线能量与仪器检测效率相关性等参数的测定结果,以及合金标样、矿 物标样和轻元素标样的定量分析结果、标样参考值及相对误差。 4GB/T25189—2010 附 录 A (资料性附录) 扫描电镜能谱仪定量分析参数 测 定 报 告 A.1 单位名称: 地址: 联系方式: 要求: A.2 扫描电镜型号: 编号: 制造单位: 能谱仪型号: 编号: 制造单位: A.3 技术依据: A.4 外观: A.5 束流稳定度: A.6 工作距离的重复性: A.7 能谱仪的能量分辨率: A.8 X射线能量与仪器检测效率相关性: A.9 合金标样、矿物标样和轻元素标样的定量分析结果: 元素 次数 1 2 3 4 5 平均 标样参考值 分析偏差 A.10 测定机构: 测定人员: 校验人员: 测定日期: 5GB/T25189—2010