style="width:3.12008in" />GB/T 15244—2013 本文是学习GB-T 15244-2013 微束分析 硅酸盐玻璃的定量分析 波谱法及能谱法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了电子探针仪(EPMA) 和扫描电子显微镜(SEM) 的 X
射线波谱仪(WDS) 和能谱仪
(EDS) 对硅酸盐玻璃的定量分析方法。
本标准适用于硅酸盐玻璃试样(包括碱金属的硅酸盐玻璃)的波谱法(WDX)
和能谱法(EDX) 的定
量分析。
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GB/T 4930—2008 电子探针分析标准样品技术条件导则
GB/T 17359—2012 微束分析 能谱法定量分析
GB/T 17366 矿物岩石的电子探针分析试样的制备方法
GB/T 28634—2012 微束分析 电子探针显微分析 块状试样波谱法定量点分析
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
场致迁移 field-induced migration
在绝缘体中由电子或离子轰击造成的内部电场使原子发生迁移的效应。
3.2
硅酸盐玻璃 silicate glass
以二氧化硅为主要成分的玻璃。最常用的有钠钙硅酸盐玻璃、钠铝硅酸盐玻璃、钠硼硅酸盐玻璃、
建筑玻璃、日用玻璃、大部分光学玻璃、玻璃纤维等。
3.3
离子迁移 ion migration
在电子束照射下，试样中某些元素的离子向电子束轰击点移动的现象。
3.4
迁移组分 migration composition
在电子束照射下，试样中发生离子迁移的元素。
3.5
动态测量 dynamic measurement
在测量试样 X 射线强度的同时，移动试样台或者电子束照射点的方法。
GB/T 15244—2013
3.6
辐射敏感度 radiation sensitivity
材料在电子轰击下发生质量损失、离子迁移、分子键破坏、颜色改变等类型的损伤程度。
4.1 电子探针仪及配备能谱仪或者波谱仪的扫描电子显微镜。
5.1 优先选择有证参考物质(标准样品)。尚若无合适的国家标准样品，可按 GB/T
4930—2008关于
标准样品的要求，选择行业标准样品或者标准物质。
5.2
选择的标准样品或者标准物质的化学成分及含量，宜与待测玻璃试样的化学成分及含量相同或者
相近的玻璃。无合适的玻璃标准物质时，可选择纯氧化物、矿物及单晶标准物质。
5.3 在选择的测量条件下，含碱金属(钠、钾等)的标准样品应该保持稳定，其 X
射线计数率不随测量 时间而变化。 Ba₂NaNb₅O₁ 和 KNbO₃ 是较理想的 Na 和 K
标准样品。用钠长石和钾长石作为 Na 和 K
的标准样品时，需在选择的定量分析条件下，确认其 Na 和 K 的 X
射线强度不随测量时间而明显 变化。
常用的含碱金属(例如 Na,K 等)的标准物质和分析的玻璃试样中， Na、K
离子在聚焦电子束轰
击下会发生迁移，在分析这类玻璃时，标准物质和玻璃试样都应该用相同条件的散焦电子束或者微区扫
描的方法进行分析。
6.1 试样的制备方法可按GB/T17366
矿物的电子探针试样的制备方法。试样制备后要用超声波清
洗设备进行清洗。
6.2 试样表面应平整、光洁，试样分析区域无划痕和其他缺陷。
6.3 试样和标准样品宜同时在真空镀膜仪内蒸镀厚度约20 nm
的碳膜。如果不能同时在真空镀膜仪
内蒸镀，要确保试样和标样的镀膜厚度均在20 nm 左右。
注：20 nm
左右的碳膜厚度可以用测厚仪器直接测量，也可以通过真空镀膜仪内试样附近的抛光黄铜样品的镀膜
颜色确认，如果黄铜表面的颜色为蓝紫色，则试样和黄铜表面的镀碳膜厚度约为20
nm。
6.4
应用导电胶或者双面导电胶带将蒸镀碳膜的玻璃试样表面与样品座连接，以免分析过程中产生
荷电。
7.1.1 仪 器(EPMA 、SEM 及 EDS 等)开机30 min 以上，使其工作状态稳定。
GB/T 15244—2013
7.1.2 电子光学系统合轴良好，确保束流稳定。
7.1.3 流气式计数器的P-10气体开1 h 以上。
7.1.4
用电子探针或者扫描电镜的二次电子像及背散射电子像确定分析部位。分析区域较大时，也可
以用电子探针的同轴光学显微镜确定分析部位。
加速电压的选择应该确保有足够的过压比，并避免电子穿透试样过深因吸收增加而损失
X 射线强 度。入射电子的能量必须大于被测元素 X
射线的临界激发能，试样中产生的特征 X 射线要有较高的强
度，并有较高的峰背比(P/B), 每个元素的过压比 U=V。/V。=2～3, 其中 V。
为加速电压， V。为所
分析元素的临界激发能。如果试样中含有元素种类较多，加速电压无法使每个元素都能满足过压
比U=2～3 时，入射电子的能量应该超过大部分所分析元素的 X
射线临界激发能的1.5倍，应符合
GB/T 28634—2012 规定。
当分析元素的原子序数Z 为11～30时，推荐使用加速电压15 kV～20kV;
所含元素的原子序数 Z≥30 时，推荐使用20 kV～25kV; 分析原子序数Z≤11
的轻元素时，加速电压一般选用10 kV 左右， 此加速电压不能用K
线分析Z=24(Cr) 到 Z=29(Cu) 的元素，因为10 kV 时这些元素的 K 线不能被
充分激发，这些元素可以选择 L 线。轻元素用较低加速电压可以减小X
射线吸收，增加 X 射线强度。
因为20kV 可以激发周期表中所有被分析元素的较强X
射线，所以定性分析通常选择20 kV, 以确
保被分析元素至少有一条 X 射线被激发。
对于小颗粒、薄膜及微米区域的成分定性分析，可以选择7 kV～10kV
的低加速电压，虽然该范围 的加速电压也可以激发周期表中所有被分析元素的 X
射线，但无法获得所有分析元素的高强度 X
射线。
用电子探针波谱仪或者扫描电镜波谱仪附件分析时，束流通常用1×10-⁸A～5×10-8A,
如果在玻 璃中有质量分数小于1%的元素时，则可选用1×10-¹A。
对含有碱金属(钠、钾等)的玻璃试样，束流一
般不大于1×10-A。
用Si(Li)能谱仪分析时，通常选择0.5×10⁻ °A～2×10- °A。
对稳定的玻璃试样，可以在较大束流 (10-8A
量级)下同时进行波谱仪和硅漂移能谱仪(SDD)
分析，但电子束直径要扩大或者用电子束扫描
的方法分析。
为了在小束流时也能获得较高的X 射线计数率，应优先选用大面积探测晶体的SDD
能谱仪，例如 探测晶体有效面积为50 mm²、80mm²
或者更大晶体面积的探测器。大面积探测器晶体的 SDD 能谱仪
在小束流、低加速电压时也能获得高计数率，更适合于玻璃的定性、定量分析。
在电子束轰击下不发生离子迁移的玻璃，电子束直径可选用小于20 μm,
对分析辐射敏感度高的玻 璃时，例如，含可迁移离子组分(Na+、K+、Ag
等)的玻璃，或者低熔点玻璃，会产生场致迁移及局部融 化，推荐选用20μm
～50μm 的电子束直径。对无法选择电子束直径的扫描电镜，可以选择不同放大
倍率的区域扫描方式确定分析区域的大小。如果成像显示屏的尺寸为100 mm×100
mm,在5000倍 的放大倍率时，电子束在试样上的扫描范围为20μm×20μm;
在2000倍的放大倍率时，电子束扫描范
围为50μm×50 μm。
对稳定的高熔点玻璃，选用定点分析方法，即电子束固定在试样的分析点上进行的定性或定量分
GB/T 15244—2013
析。有时也可以用入射电子束在试样表面一个很小区域进行扫描分析，选择的电子束扫描范围，可以通
过扩大分析区域时的 X
射线相对强度不发生变化来确定。对无法用定点分析的扫描电镜，可用大于
5000倍的放大倍率进行扫描的方法选择分析区域。
标样和试样的X 射线强度要在相同的电子束直径或者相同的放大倍率下测量。
分析元素的原子序数Z 为11～30时，通常选用 K 分析元素的原子序数 Z
为29～71时，通常选用 L
分析元素的原子序数Z 为72～92时，通常选用M
当分析的轻元素 Kα线与某些重元素的 L 线或 M
谱峰重叠时，可选用互相不重叠的其他线进行分析。
线系。
线系。
线系。
线互相重叠时，或者其他分析元素的线系之间的
注：特征 X 射线的选择见GB/T 17359—2012。
7.3.1 试样表面要垂直于入射电子束。
7.3.2
确定试样的分析部位后，首先用波谱仪或者能谱仪对试样进行定性分析，然后根据定性分析结
果确定定量分析的元素。
7.3.3 根据7.2测量条件的要求，选择加速电压、束流、电子束直径和特征 X
射线线系。 EDS 定量分 析的X 射线总计数应该达到250000左右，应符合GB/T
17359—2012规定，以减小X 射线计数的统计 误差。
7.3.4 波谱仪谱峰测量时间可根据所分析元素的 X
射线计数率选择，被分析的主元素的 X 射线强度 通常在10³CPS～10'CPS
范围内，测量时间一般用5 s～10 s,背底的测量时间约为3 s～5 s。能谱仪
的测量活时间应根据能谱仪输出计数率确定，输出计数率为2500 CPS～5000
CPS时，活时间一般用
50 s～100s。 大面积 SDD 能谱仪的输出计数率较高，测量时间一般用10 s～50
s。
7.3.5 波谱仪 X 射线测量过程中，要优先测量 Na 、K+ 、Ag+
等可迁移离子组分。
7.3.6 在选定的分析条件下，测量含碱金属的玻璃试样和标样时，应该确认 X
射线强度在测量时间内
变化量小于1%,否则，要改变加速电压、束流、电子束直径等测量条件，使 X
射线强度随测量时间的变 化量小于1%。
7.3.7 对某些不稳定玻璃试样，在改变测量条件后，X
射线强度随测量时间的变化量仍超过1%时，则 必须进行动态测量，即在X
射线测量过程中同时移动样品台。样品台的移动速度及每次移动的距离，
要根据所测量的试样大小和所测量的X
射线强度不随时间有明显变化的要求来确定。 一般情况下，可 选用20μm/s
的速度移动样品台。
7.3.8 对有明显离子迁移的玻璃试样，可用X 射线收集效率明显高于 WDS 的
EDS 进行分析。为了
避免离子迁移或者为了得到某个区域的元素平均值，用微区面扫描的方式进行定量分析。在不产生离
子迁移的条件下，扫描面积要尽量小。标样测量时，也必须用相同的条件进行扫描分析。
8.1 硅酸盐玻璃的定量分析时，根据仪器自带的定量分析软件不同，可调用
Bence-Albee 定量校正计 算程序(简称B-A 法)、φ(p z)、ZAF
氧化物定量校正程序或者 XPP 化学计量法(不直接测量氧，根据所
测得的其他元素含量按化学计量配氧)等定量校正程序，分别测定试样和标准样品中各元素的特征
X 射线强度和背底强度进行定量校正计算。
8.2 根据所选择的定量校正程序，对测得的标准样品和试样的 X
射线强度自动进行死时间校正、背底
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扣除及基体校正，并计算出玻璃中各元素的氧化物定量分析结果。
对玻璃中只含一个不能测量或者不适合测量的已知轻元素氧化物(例如 Li₂O)
时，可不直接测量该
轻元素的氧化物，而是用差值法计算，即从100%减去所测定的其他元素氧化物含量之和获得。差值法
不适合于痕量元素分析。
8.3 有标样定量分析的总量误差不超过±3%。
8.4
当无合适的标样、分析不平玻璃表面、玻璃粉体以及玻璃断口时，要选取尽量平坦的微区采用无标
样 EDS
定量分析方法，分析时一般用微区扫描的方法。无标样定量多用数据库方法，该方法中的标样
X
射线强度不直接测量，是从仪器数据库中调用。分析前可用一个纯金属，例如金属钴(Co)
进行数据
库校正，称数据库优化。无标样定量结果是采用归一化的定量结果，归一化时要确认没有漏测元素。
无标样的测量条件(加速电压、束流、束径及X
射线选择等)的设定方法，与有标样EDS 测量条件设
定方法相同。根据不同厂家自带的 EDS 无标样定量分析程序进行分析。
定量分析结果的报告至少包含如下信息：
a) 分析报告的唯一编号；
b) 分析报告的页码；
c) 实验室名称与地址；
d) 送样人名称与地址；
e) 分析报告的日期与名称；
f) 试样的接受日期；
g) 试样原编号、分析编号及必要的描述；
h) 分析报告负责人签名；
i) 分析所依据的标准方法；
j) 分析测量结果；
k) 分析仪器及其实验条件、所用的标准样品和校正方法。
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