GB∕ T 17359-2023 微束分析 原子序数不小于11的元素能谱法定量分析（正式版）

代替GB/T17359—2012微束分析原子序数不小于11的元素国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会 I 1 1 2 4 5 5 67.1通则 6 67.3峰强度的估计 77.4k值的计算 7 7 77.7无标样分析 77.8结果的不确定度 8 9附录A(资料性)原子序数小于11的元素分析 附录B(资料性)谱峰与干扰峰鉴别 附录C(资料性)谱峰的标定 附录D(资料性)影响测量结果不确定度的因素 附录E(资料性)单个实验室及不同实验室之间再现性研究的数据举例 Ic)更改了试样均匀性的要求(见4.2,2012年版的4.2);d)更改了清除试样表面污染物的要求(见4.3,2012年版的4.3);e)更改了试样制备的要求(见4.5,2012年版的4.5);f)更改了试样导电性的要求(见4.6,2012年版的4.6);g)更改了参考物质的要求(见4.8,2012年版的4.8);h)更改了探测器的要求(见5.5,2012年版的5.5);i)更改了加速电压的要求(见6.1,2012年版的6.1);j)更改了系统计数率范围的要求(见6.2,2012年版的6.2);k)更改了选择分析位置的要求(见6.5,2012年版的6.5);1)更改了峰的识别的要求(见7.2,2012年版的7.2);m)更改了参考物质应用的要求(见7.6,2012年版的7.6);n)更改了确认分析方法的要求(见7.8.2,2012年版的7.8.2);o)更改了分析结果归一化的要求(见7.9j),2012年版的7.9j)]。本文件修改采用ISO22309:2011《微束分析原子序数大于等于11(Na)的元素能谱法定量分本文件与ISO22309:2011相比做了下述结构调整：本文件与ISO22309:2011的技术差异及其原因如下：——用规范性引用的GB/T27025—2019替换了ISO/IEC17025:2005(见7.9),以适应我国的技——用规范性引用的GB/T30705替换了ISO14594[见6.1c]--—用规范性引用的GB/T27788替换了ISO16700(见6.3),以适应我国的技术条件，增加可操-—修改了能量分辨率和空间分辨率的术语及定义，使其更加明确地区分能量分辨率和空间分辨Ⅱ——删除了ISO22309:20113.16的注(见3.10)。Ⅲ而具有不同的能量(波长)。每种元素的X射线强度与该元素在试样中的含量相关。如果能够测量这包中的先前测量的参考X射线强度或通过理论计算得到的X射线强度与之作对比。这种基于一些假设的程序的测试准确度必然比利用参考物质方法的测试准确度低(见参考文献[1]~[8])。检测特征X1微束分析原子序数不小于11的元素本文件描述了用安装在扫描电镜(SEM)或电子探针(EPMA)上的能谱仪对试样上特定点或特定本文件适用于利用参考物质或“无标样”程序对质量分数高于1%的、原子序数Z>10的元素进行本文件也给出了对原子序数小于11的轻元素分析方法的信息。目前没有公认的轻元素的准确能谱法(EDS)定量分析方法，以下是几种常用于轻元素分析的EDS方法。a)测量峰面积并对比峰强度。如b)当已知试样中的轻元素以化学计量的方式与重元素(Z>10)结合时，该轻元素的浓度可以通c)通过差值法计算浓度，即用100%减去能够分析元素的总百分数即为轻元素的百分数。这种方法只有在很好的束流稳定性和单独测量至少一个参考样品的条件附录A总结了重元素存在时轻元素定量分析中的问题。如果仪器上安装了能谱仪和波谱仪(WDS),可以用WDS来克服EDS分析中的低能量谱峰重叠问题。然而，许多其下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不GB/T27025—2019检测和校准实验室能力的通用要求(ISO/IEC17025:2017,IDGB/T20726—2015微束分析电子探针显微分析X射线能谱仪主要性能参数及核查方法GB/T27788微束分析GB/T30705微束分析扫描电镜图像放大倍率校准导则(GB/T27788—2020,ISO16700:电子探针显微分析波谱法实验参数测定导则(GB/T30705—2014,2死时间deadtime测量单个光子能量建立描述X射线能量分布的数字直方图的X射线谱方法。原子对特征或连续X射线的光电吸收处于激发态，该激发态原子因退激而产生俄歇电子或特征X3试样中某一元素的净峰强度(经过背底修正)除以参考物质能谱中相应元素实测或经计算的净峰扣除背底后的特征X射线谱峰面积的X射线总计数。最少有一个特征参数足够均匀并被测定以用于对仪器、测量装置进行4X射线显微分析的一种定量方法，其中k(由于两个特征X射线光子同时进入探测器无法分辨，而产生两个特征X射线光子能量之和的5准样品计数或用法拉第杯测量的束流变化应小于1%/h)和探测器稳定性。探测器稳定性应通过测量探测器的分辨率和能量校正来监测(见GB/T20726—2015)。8.040keV的CuKa峰)。用适当的单个参考物质就可以容易地检查能量标尺。或者用一个含有两种5.4探测器分辨率是通过选择的谱峰半高宽(FWHM)测量。分辨率应定期按GB/T20726—2015测量，对于特定的脉冲处理器的设定，分辨率将低于验收值(一般大于验收值的10%),如果超过极限并记录相应峰强度比。当该比值减小到不能接受的值时(一般不低于验收值的2/3),应由厂家重新校6分析步骤b)为了分析低能线，例如1keV～3keV,用低加速电压能够减小吸收校正和可能产生的误差。6无论使用哪种类型的探测器，系统的计数率能力都宜通过对比计数率低于2000计数/s时得到的谱图和最高计数率时得到的谱图，根据谱峰漂移和堆积变形的情况来检测系统计b)SEM中，试样高度是由选定的工作距离或厂家根据配置的EDS工作距离确定。试样倾斜应中一种或多种主要元素的X射线强度线扫描或距相界足够远的几个随机位置的点分析来检查。6.7选取采集时间应使测量峰能获得足够的总计数。采集时间将依赖于最后结果的精密度需要。当试样谱图中含有的信息由试样分析体积中的元素的特征X射线峰组成。尽管谱峰强度与试样中K、L或者M线系中每根线的能量和相对强度鉴别所有元素。错误的峰强度比，或者不规则的峰形状7两边的线性内插方法扣除。在一个大能量范围内背底扣除的准确度不高。选何剥离方法都应用CRMs/RMs进行确认(见参可得到k值。当没有纯元素而用化合物作参考物质时，测定的峰应进行基体校正。大多数软件包都包除了用参考物质外，k值可以通过比较试样中元素的峰强度与无标样数据库元素强度或者计算强度获得(见7.7)。试样中鉴别出的系列元素的k值要选用相应的方法进行基体效应校正。这些校正包括原子序数(Z)、X射线吸收(A)和荧光(F)效应的校正，这三种校正统称为ZAF校正。目前已有一些优化的校正结果总量应在95%～105%之间。超出该范围时，应确定是否存在未鉴别的元素，包括原子序数小于或当分析结果总量小于100%,并且已知只有一个Z<11的元素存在时，只要已知该元素对基体校正当所分析的元素无标准物质时，可用7.4中提到的无标样定量分析程序。这些程序得到的元素含得的。这些程序的k值是通过参考元素的峰值强度获得、参考元素的峰值强度提供的元素或化合物谱峰数据库，或者由用户事先得到的谱峰数据库计算得8无标样分析是用最简单的形式提供了元素的相对含量，并规定元素含量总量为100%,即使分析中更可靠的方法是测量一个或多个参考物质，能获得绝对含量。非归一作者和同一个相的不同分析点。不确定度的组成包括附录D中列出的一些因素。程中不确定度的主要来源。这些因素的举例列于附录D中。用全套的元素/化合物参考物质、采用合适的方法进行非常规分析，可达到与相似基体下确立的相同级别的不确定度。操作者应确保不附录E中列出了由一个实验室收集几年的典型数据和多个9(资料性)原子序数小于11的元素分析A.1如果用轻元素和重元素的L线或M线进行定量分析，会引起除本文件提到的问题之外的其他许多问题。由于试样产生的谱图会出现L线和M线与来自低能量K线相应谱峰的重叠，操作者在处理这些问题时需要特别谨慎，并注意下面的要点：除非所有假峰(尤其是C和O的假峰)的影响已被清的K线系谱峰与重元素的L和M线系谱峰经常重叠。低于1keV的L和M线系峰的峰形不能被正能量峰强度变化10%甚至更高。另外，在低加速电压下，大多数试样表面存在的氧化薄层成分会被增A.5用碳导电膜时，大约有10%的氮的Ka信号被20nm厚度的碳薄膜吸收。薄膜本身也产生碳A.6轻元素的定量分析要求试样室无污染。在分析过程中，电子束下的试样表面会产生碳的污染膜和碳污染物层能吸收低能量X射线并产生碳的X射线峰。真空油会凝结在探测器窗口上并使低能A.7当试样接地用碳导电胶时，背散射电子撞击试样表面的碳导电胶会产生假的碳X射线。试样表鉴别过程第一步是检查能谱中强峰的能量与元素的主要线系能 ——Ag-L或Th-M;---K-K或In-L; ——Zn-K或Re-L:(资料性)C.1宜执行C.2～C.10所阐述的程序。C.3完成仪器准备(第5章)规定的检查。在给定的束流下，典型的加速电压在10kV～20kV之间选择。在可能的情况下计数率(cps)至少在2000cps～3000cps之间，相应的死时间为20%～30%。最强峰计数约为50000,或者谱图总计数为250000。通常对应于约100s的活时间。的元素。WDS的探测限通常为0.01%(质量分数),在合适的条件下为0.001%(质量分数)。C.6使用如下方法测量元素峰位的X射线能量：c)由软件包(见参考文献[10]和[11])提供的“KLM”能量标记或者列表。b)和峰(和峰的强度随计数率增加而增大);c)逃逸峰(逃逸峰的大小是母峰大小的固定分数，从PKa的1%下降到ZnKα的0.01%,Ge探测器的固定分数较高，从SeKα的17%下降到RuKa的7%)。低于1keV时，较重元素的低能量峰(L线谱峰)会干C.10谱图中的每个谱峰都宜进行元素的标注，或者相关的逃逸峰与和峰的 2)简化并去掉重复的分量；D.3测量1)在不同的时间分析典型试样；1)重复分析有关的CRM;3)结果与有关方法比较。表E.1为在一个实验室获得的CRM,NBSS479a的EDS分析结果(见参考文献[17])。两个操作者在8年中的18个场合获得了20个测量结果。所有结果都用ZAF法修正(见7.5)并考虑到试样中存在的其他少量元素将其归一化到100%。在归一化之前所有分析结果的总和均大于97%。从这些结果在，对发荧光元素的分析会出现较大的误差。荧光修正理论也要求样品在若干微米(<50)的范围内样表E.2为同一个试样在六个不同实验室的EDS分析结果，还有在NIST进行的WDS分析结果和果在95%置信度范围内都是一致的。这可以表明，对于某些物质的分析，即使不同的方法得到的结果不同，但从微米尺寸体积分析的技术中得到的结果相表E.2各实验室CRMNBSS479a元素显微分析结果及标准偏差的对比A2BC5F5(化学分析)[2]EN1071-4Advancedtechnicalceramics—Determinationofchemicalcompositionbyelectronpro[3]HEINRICH,K.F.J.ElectronBeamX-RayMicroanaly[4]HEINRICH,K.F.J.andNEWBURY,D.E.ElectronProbe[5]Ed:HREN,J.J.,GOLDSTEIN,J.I.andJOY,D.C.IntroductiontoAnalytiMicroscopy,PlenumPress,1979[6]sCOTT,V.D.,LOVE,G.andREED,S.J.B.QuantitativeElectronMicroanalysis,Secondedition,EllisHorwood,1995[7]REED,S.J.B.ElectronMicroprobeAnalysis,Secondedit[8]GOLDSTEIN,J.I.etal.ScanningElectronMicroscoologists,MaterialsScientists,andGeologists,Third[9]ASTME3,StandardGuide[11]WHITE,E.W.andJOHNSON,G.G.X-rayEmissionandAbsorptionWaveleTwo-ThetaT