ICS 71.040. 40 G 04
中华人民共和国国家标准
GB/T29558—2013/ISO24236:2005
表面化学分析 俄歇电子能谱
强度标的重复性和一致性 Surface chemical analysis-Auger electron spectroscopy-
Repeatability and constancy of intensity scale
（(ISO24236.2005,IDT)
2013-07-19发布
2014-03-01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 中华人民共和 国
国家标准表面化学分析俄歇电子能谱强度标的重复性和一致性 GB/T29558—2013/ISO24236:2005
*
中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013) 北京市西城区三里河北街16号(100045)
网址www.spc.net.cn
总编室：(010)64275323发行中心：(010)51780235
读者服务部：(010)68523946 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷
各地新华书店经销
*
开本880×12301/16印张1 字数26千字 2013年10月第一版2013年10月第一次印刷
.
书号：155066·1-47505定价18.00元
如有印装差错 告由本社发行中心调换
版权专有 侵权必究举报电话：(010)68510107 GB/T29558—2013/ISO24236:2005
前 言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用翻译法等同采用ISO24236：2005《表面化学分析 俄歇电子能谱 强度标的重复性和
?
一致性》。
本标准由全国微束分析标准化技术委员会(SAC/TC38)提出并归口。 本标准负责起草单位：中国科学技术大学物理系。 本标准起草人：丁泽军、张增明、曾荣光、毛世峰、李永刚、梅红萍。
I GB/T 29558—2013/IS024236:2005
引言
俄歇电子能谱（AES)被广泛应用于材料的表面分析。样品中的元素（氢和氨除外）可通过对比测得的出射歇电子动能值与不同元素对应能量的手册表值来标识。有关这些元素的含量信息可以从所测得的俄歇电子强度得到。含量的计算可利用公式和由谱仪生产厂家提供的相对灵敏度因子来进行。重要的是灵敏度因子要适用于谱仪，并且这一般正是当谱仪安装之后或由适当的机构对仪器的强度/能量响应函数校准后的情况。本标准着重于对俄歇电子谱强度测量不确定度的两项仪器方面的重要贡献： 1)强度测量的重复性；2)强度随时间的漂移。
重复性对分析相似样品之间的类同和差别是重要的。限制仪器测量重复性的因素包括：电子束源的稳定性、探测器的设置、仪器对样品放置的敏感性、数据采集参数和数据处理步骤。仪器强度标的漂移将限制任何定量分析的整体准确性，它的来源是：能谱仪结构部件、电子学附件和探测器的老化等效应。已经发现，俄歇电子谱仪在使用期间，仪器的强度/能量响应函数可随仪器的年限而改变。
本标准描述了确定仪器强度标的重复性和一致性的一种简单方法，以便于进行如下校正，诸如改进操作程序、重置仪器参数或重新校准强度/能量响应函数。因此这种方法应该定期实施，并且在制造商或其他适当机构检定的仪器正常工作的周期内最有用。该方法使用纯铜(Cu)样品，并适用于电子枪束能至少为2keV的俄歇电子谱仪。
由于所需的测试会非常耗时并且需要专家知识及辅助设备，所以此方法不可能涉及所有的仪器缺陷。尽管如此，这种方法是为解决俄歇电子谱仪的重复性和强度标漂移的基本常规问题而设计的。这种方法可与采用ISO17973[]或ISO17974(2]进行的谱仪能量校准同时实施。
Ⅱ GB/T29558—2013/ISO24236:2005
表面化学分析 俄歇电子能谱强度标的重复性和一致性
1范围
针对于常规分析使用的电子枪能量至少为2keV的俄歇电子能谱仪，本标准规定了一种评估其强度标的重复性和恒定性的方法。它仅适用于配备了溅射清洁用离子枪的仪器。本标准并非旨在成为 - 种强度/能量响应函数的校准，这种校准可由仪器厂商或者其他机构制定。本方法提供数据以评估和确认仪器使用中强度/能量响应函数保持恒定的精度，对可影响这种恒定性的一些仪器设置给出了指导。 2符号
H. 微分模式下CuL，VV峰的平均峰一峰高度 Hi 一组测量中第i次测量对H,贡献的值 HM 微分模式下CuM2.3VV峰的平均峰一峰高度 HMij 一组测量中第i次测量对Hm贡献的值
五个参数P,之一的标志符参数P，单次测量之一的标记
i j N, 直接模式下CuL.VV峰位处平均最大强度 NLj 一组测量中第i次测量对N,贡献的值 NM 直接模式下CuM2.3VV峰位处平均最大强度
NMj 一组测量中第i次测量对NM贡献的值 P: 表示HL、HM、NL、Nm和HL/Hm任意一个平均值的参数 Pj 具有平均值P：的参数的第i次测量 Ugs（P)置信度为95%时平均值为P：的不确定度 W
峰半高全宽模拟系统扫描速率置信度为95%（由分析人员设定）时H/Hm的容限值
β 0 α(P,) 参数P,重复性标准差
模拟探测系统的时间常数
t
3方法概要
本概要是为了便于理解第4章给出的详细步骤。为用此步骤评估俄歇电子能谱仪，需要获得并准备参照物铜箱，以在适当仪器设置下测量CuM2.3VV和CuL，VV俄歇电子峰强度。之所以选择这些峰是因为它们靠近实际分析中使用的中低动能端。它们已得到公认，并且有相应的参考数据。选择低能CuM2.3VV峰，是由于它所处的能量范围可用于监测杂散磁场导致不希望的强度变化。
4.1～4.5描述了制备样品和设置仪器的初始步骤，如图1流程图所示，该图以相应子标题解述。 如未做强度重复性的测量应从4.6进至4.7。在4.7中，顺序重复测量7次CuM2.3VV和
*
CuL:VV峰强度。这些数据给出峰强度的重复性标准差，既来自于电子束强度、能谱仪探测器和电子学附
1 GB/T29558—2013/ISO24236:2005
件的稳定性，也来自测量的峰强度关于样品位置的灵敏度，还来自于峰的统计噪声。本方法规定了保证测量强度统计噪声相对小的条件，见附录A。重复性标准差的值可能依赖于样品定位步骤。在4.7.1 中要求使用一致的定位步骤，并且只对使用该定位步骤安放的样品最终校准才是有效的。
在确定条件下，这两个峰强度的绝对值已知，原则上它们可用来确定谱仪的部分强度/能量响应函数(3]。尽管如此，这些响应函数可能对能量有一复杂的依赖关系"，所以只确定两个能量处的强度是不够的。本方法只限于这样去评估强度或能量响应函数的恒定性，即在测量重复性的不确定度范围内，由两个能量处的强度恒定性及其比值的恒定性来表示。4.7描述了测量方法，4.8描述了基于这些测量的计算，如图1流程图所示。其后4.9描述了较为简单的首次测量强度恒定性的常规方法。
实际上，随着仪器的使用能谱仪的强度/能量响应函数可能发生明显改变。如果这种情况发生，它可改变从能谱中推演出的定量结果。此时必须考如下操作：
a)i 改进样品定位： b） 延长仪器的预热时间；
重置仪器以重新得到原始响应函数；
c)
通过实验或计算重新确定用于定量的相对灵敏度因子，或者
d) e)
增加所获得的任何定量结果的不确定度表述值选择何种操作取决于需要以及按本步骤记录的强度比值的漂移速率。已有报道高达40%的年漂
移速率，其主要变化是在安装新的探测器后(5]。因此，在进行了4.9所述首次常规评估的两个月后，或者对能谱仪作了任何实质性的变动后，都应重复从4.2至4.5所述的步骤，然后每两个月进行一次4.9 所述的常规评估。如果对仪器作了明显的变动，需要重复4.7和4.8。
4强度标的重复性和恒定性评估方法
4.1获取参照样品
使用纯度至少为99.8%的多晶体铜样品。为方便起见，样品常为箔的形式，典型大小为10mm× 10mm，厚度为0.1mm~0.2mm。
注：如果样品雷要清洁，可把样品放在1%的硝酸中快速浸一下，然后用蒸馏水冲洗。如果样品在空气中存放数天，
没硝酸溶液将使4.3.1中要求的样品清洁更加容易一些
2 GB/T29558—2013/ISO24236:2005
开始
4.1获取参照样品
4.2装置参照样品
4.3清洁样品，记录宽扫描谐
4.4选择诺仪设置
4.5操作仪器
4.6在安装或变动后是否首次评估这些设置？
4.7测盘强度和重复性
4.8计算强度和重复性
4.9评估恒定性（带规评定）
4.10两个月后再次评定
图1 本方法之操作步骤流程图（为参照正文内容给出了条目序号）
4.2装置样品
用固定螺丝或其他金属器具将样品装置在样品托上以确保电接触。不要使用双面胶带。 注：要求每两个月重复一次测量。为方便使用，把装置好的样品保持在真空系统中。
4.3清洁样品 4.3.1在超高真空中用离子溅射清洁样品以减少污染，直至全谱中的氧和碳的俄歇电子峰高都低于最强金属峰高的2%。记录全(宽扫描)测量谱，确认强峰均是铜的，确定没有样品托的特征峰。这里对真空度的要求是使得完成4.7的数据采集后或在工作日结束时（无论哪个更早)氧和碳的峰高均不超过最
3 GB/T29558-—2013/ISO24236:2005
强金属峰高的3%。
注1：适于样品清洁的情性气体离子溅射条件：采用束流为30μA的5keV氢离子束，对样品面积为1cm的溅射
时间为1min。这些条件提供的溅射通量密度为1.8mC·cm*，根据所用的设备条件，可通过设置束流、溉射时间和溅射面积而达到该溅射通量密度。溅射通量密度和溅射面积可随仪器而变。
注2：要求每两个月重复一次该步骤。过度溅射可能导致发射绝对强度的变化，最终这一变化可能相当可观。溅射
不要超过所雷，否则样品可能变得十分粗糙而需更换。 注3：图2给出Cu的AES谱实例。
4.3.2应在一个工作日内完成本标准所要求的测量。如果需要超过一天，在每个工作日开始时确认Cu 的清洁度。
Y
5
1 000
600
800
200
400
C
y!
说明： X 电子动能(eV)： Y 强度/10°。 图2清洁Cu的宽扫描（全）谱，以恒定的AE/E模式测量（上面的是直接谱，下面的是微分谱）
4.4选择确定强度稳定性的谱仪设置
选择确定强度稳定性的谱仪设置。针对评估强度恒定性的谱仪设置（如通能、减速比、狭缝、透镜设定等)每一组合，重复4.4至4.9的操作步骤。
注1：分析人员可能希望保存为定量分析所选择的那些设置，以后仅这些设置需要评估。同样，为决定化学态，分析
人员可能希望使用ISO17974(为能量校准选择限定的设置。如下所述，如果能量校准和当前评估可选相同的能量设置，则当使用铜样品时，可有效减少在4.7和在ISO17974；2002[}的6.7中测量的工作量。
注2：谱仪及其电路的设计各不相同，所以针对某一透镜组、狭缝和通能组合的强度/能量响应函数未必对其他透
镜、狭缝和通能的设置也有效。许多谱仪学家在一组最佳条件下进行准确的强度测量，那么仅雷对该分析器条件下的设置进行评估。任何评估仅对所用的设置组合有效。
注3；强度标的重复性和强度的绝对值都随使用设置的组合变化而变化。一般来说，当使用大狭缝和较低能盘分辨
率时重复性是最好的。
4 ICS 71.040. 40 G 04
中华人民共和国国家标准
GB/T29558—2013/ISO24236:2005
表面化学分析 俄歇电子能谱
强度标的重复性和一致性 Surface chemical analysis-Auger electron spectroscopy-
Repeatability and constancy of intensity scale
（(ISO24236.2005,IDT)
2013-07-19发布
2014-03-01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 中华人民共和 国
国家标准表面化学分析俄歇电子能谱强度标的重复性和一致性 GB/T29558—2013/ISO24236:2005
*
中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013) 北京市西城区三里河北街16号(100045)
网址www.spc.net.cn
总编室：(010)64275323发行中心：(010)51780235
读者服务部：(010)68523946 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷
各地新华书店经销
*
开本880×12301/16印张1 字数26千字 2013年10月第一版2013年10月第一次印刷
.
书号：155066·1-47505定价18.00元
如有印装差错 告由本社发行中心调换
版权专有 侵权必究举报电话：(010)68510107 GB/T29558—2013/ISO24236:2005
前 言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用翻译法等同采用ISO24236：2005《表面化学分析 俄歇电子能谱 强度标的重复性和
?
一致性》。
本标准由全国微束分析标准化技术委员会(SAC/TC38)提出并归口。 本标准负责起草单位：中国科学技术大学物理系。 本标准起草人：丁泽军、张增明、曾荣光、毛世峰、李永刚、梅红萍。
I GB/T 29558—2013/IS024236:2005
引言
俄歇电子能谱（AES)被广泛应用于材料的表面分析。样品中的元素（氢和氨除外）可通过对比测得的出射歇电子动能值与不同元素对应能量的手册表值来标识。有关这些元素的含量信息可以从所测得的俄歇电子强度得到。含量的计算可利用公式和由谱仪生产厂家提供的相对灵敏度因子来进行。重要的是灵敏度因子要适用于谱仪，并且这一般正是当谱仪安装之后或由适当的机构对仪器的强度/能量响应函数校准后的情况。本标准着重于对俄歇电子谱强度测量不确定度的两项仪器方面的重要贡献： 1)强度测量的重复性；2)强度随时间的漂移。
重复性对分析相似样品之间的类同和差别是重要的。限制仪器测量重复性的因素包括：电子束源的稳定性、探测器的设置、仪器对样品放置的敏感性、数据采集参数和数据处理步骤。仪器强度标的漂移将限制任何定量分析的整体准确性，它的来源是：能谱仪结构部件、电子学附件和探测器的老化等效应。已经发现，俄歇电子谱仪在使用期间，仪器的强度/能量响应函数可随仪器的年限而改变。
本标准描述了确定仪器强度标的重复性和一致性的一种简单方法，以便于进行如下校正，诸如改进操作程序、重置仪器参数或重新校准强度/能量响应函数。因此这种方法应该定期实施，并且在制造商或其他适当机构检定的仪器正常工作的周期内最有用。该方法使用纯铜(Cu)样品，并适用于电子枪束能至少为2keV的俄歇电子谱仪。
由于所需的测试会非常耗时并且需要专家知识及辅助设备，所以此方法不可能涉及所有的仪器缺陷。尽管如此，这种方法是为解决俄歇电子谱仪的重复性和强度标漂移的基本常规问题而设计的。这种方法可与采用ISO17973[]或ISO17974(2]进行的谱仪能量校准同时实施。
Ⅱ GB/T29558—2013/ISO24236:2005
表面化学分析 俄歇电子能谱强度标的重复性和一致性
1范围
针对于常规分析使用的电子枪能量至少为2keV的俄歇电子能谱仪，本标准规定了一种评估其强度标的重复性和恒定性的方法。它仅适用于配备了溅射清洁用离子枪的仪器。本标准并非旨在成为 - 种强度/能量响应函数的校准，这种校准可由仪器厂商或者其他机构制定。本方法提供数据以评估和确认仪器使用中强度/能量响应函数保持恒定的精度，对可影响这种恒定性的一些仪器设置给出了指导。 2符号
H. 微分模式下CuL，VV峰的平均峰一峰高度 Hi 一组测量中第i次测量对H,贡献的值 HM 微分模式下CuM2.3VV峰的平均峰一峰高度 HMij 一组测量中第i次测量对Hm贡献的值
五个参数P,之一的标志符参数P，单次测量之一的标记
i j N, 直接模式下CuL.VV峰位处平均最大强度 NLj 一组测量中第i次测量对N,贡献的值 NM 直接模式下CuM2.3VV峰位处平均最大强度
NMj 一组测量中第i次测量对NM贡献的值 P: 表示HL、HM、NL、Nm和HL/Hm任意一个平均值的参数 Pj 具有平均值P：的参数的第i次测量 Ugs（P)置信度为95%时平均值为P：的不确定度 W
峰半高全宽模拟系统扫描速率置信度为95%（由分析人员设定）时H/Hm的容限值
β 0 α(P,) 参数P,重复性标准差
模拟探测系统的时间常数
t
3方法概要
本概要是为了便于理解第4章给出的详细步骤。为用此步骤评估俄歇电子能谱仪，需要获得并准备参照物铜箱，以在适当仪器设置下测量CuM2.3VV和CuL，VV俄歇电子峰强度。之所以选择这些峰是因为它们靠近实际分析中使用的中低动能端。它们已得到公认，并且有相应的参考数据。选择低能CuM2.3VV峰，是由于它所处的能量范围可用于监测杂散磁场导致不希望的强度变化。
4.1～4.5描述了制备样品和设置仪器的初始步骤，如图1流程图所示，该图以相应子标题解述。 如未做强度重复性的测量应从4.6进至4.7。在4.7中，顺序重复测量7次CuM2.3VV和
*
CuL:VV峰强度。这些数据给出峰强度的重复性标准差，既来自于电子束强度、能谱仪探测器和电子学附
1 GB/T29558—2013/ISO24236:2005
件的稳定性，也来自测量的峰强度关于样品位置的灵敏度，还来自于峰的统计噪声。本方法规定了保证测量强度统计噪声相对小的条件，见附录A。重复性标准差的值可能依赖于样品定位步骤。在4.7.1 中要求使用一致的定位步骤，并且只对使用该定位步骤安放的样品最终校准才是有效的。
在确定条件下，这两个峰强度的绝对值已知，原则上它们可用来确定谱仪的部分强度/能量响应函数(3]。尽管如此，这些响应函数可能对能量有一复杂的依赖关系"，所以只确定两个能量处的强度是不够的。本方法只限于这样去评估强度或能量响应函数的恒定性，即在测量重复性的不确定度范围内，由两个能量处的强度恒定性及其比值的恒定性来表示。4.7描述了测量方法，4.8描述了基于这些测量的计算，如图1流程图所示。其后4.9描述了较为简单的首次测量强度恒定性的常规方法。
实际上，随着仪器的使用能谱仪的强度/能量响应函数可能发生明显改变。如果这种情况发生，它可改变从能谱中推演出的定量结果。此时必须考如下操作：
a)i 改进样品定位： b） 延长仪器的预热时间；
重置仪器以重新得到原始响应函数；
c)
通过实验或计算重新确定用于定量的相对灵敏度因子，或者
d) e)
增加所获得的任何定量结果的不确定度表述值选择何种操作取决于需要以及按本步骤记录的强度比值的漂移速率。已有报道高达40%的年漂
移速率，其主要变化是在安装新的探测器后(5]。因此，在进行了4.9所述首次常规评估的两个月后，或者对能谱仪作了任何实质性的变动后，都应重复从4.2至4.5所述的步骤，然后每两个月进行一次4.9 所述的常规评估。如果对仪器作了明显的变动，需要重复4.7和4.8。
4强度标的重复性和恒定性评估方法
4.1获取参照样品
使用纯度至少为99.8%的多晶体铜样品。为方便起见，样品常为箔的形式，典型大小为10mm× 10mm，厚度为0.1mm~0.2mm。
注：如果样品雷要清洁，可把样品放在1%的硝酸中快速浸一下，然后用蒸馏水冲洗。如果样品在空气中存放数天，
没硝酸溶液将使4.3.1中要求的样品清洁更加容易一些
2 GB/T29558—2013/ISO24236:2005
开始
4.1获取参照样品
4.2装置参照样品
4.3清洁样品，记录宽扫描谐
4.4选择诺仪设置
4.5操作仪器
4.6在安装或变动后是否首次评估这些设置？
4.7测盘强度和重复性
4.8计算强度和重复性
4.9评估恒定性（带规评定）
4.10两个月后再次评定
图1 本方法之操作步骤流程图（为参照正文内容给出了条目序号）
4.2装置样品
用固定螺丝或其他金属器具将样品装置在样品托上以确保电接触。不要使用双面胶带。 注：要求每两个月重复一次测量。为方便使用，把装置好的样品保持在真空系统中。
4.3清洁样品 4.3.1在超高真空中用离子溅射清洁样品以减少污染，直至全谱中的氧和碳的俄歇电子峰高都低于最强金属峰高的2%。记录全(宽扫描)测量谱，确认强峰均是铜的，确定没有样品托的特征峰。这里对真空度的要求是使得完成4.7的数据采集后或在工作日结束时（无论哪个更早)氧和碳的峰高均不超过最
3 GB/T29558-—2013/ISO24236:2005
强金属峰高的3%。
注1：适于样品清洁的情性气体离子溅射条件：采用束流为30μA的5keV氢离子束，对样品面积为1cm的溅射
时间为1min。这些条件提供的溅射通量密度为1.8mC·cm*，根据所用的设备条件，可通过设置束流、溉射时间和溅射面积而达到该溅射通量密度。溅射通量密度和溅射面积可随仪器而变。
注2：要求每两个月重复一次该步骤。过度溅射可能导致发射绝对强度的变化，最终这一变化可能相当可观。溅射
不要超过所雷，否则样品可能变得十分粗糙而需更换。 注3：图2给出Cu的AES谱实例。
4.3.2应在一个工作日内完成本标准所要求的测量。如果需要超过一天，在每个工作日开始时确认Cu 的清洁度。
Y
5
1 000
600
800
200
400
C
y!
说明： X 电子动能(eV)： Y 强度/10°。 图2清洁Cu的宽扫描（全）谱，以恒定的AE/E模式测量（上面的是直接谱，下面的是微分谱）
4.4选择确定强度稳定性的谱仪设置
选择确定强度稳定性的谱仪设置。针对评估强度恒定性的谱仪设置（如通能、减速比、狭缝、透镜设定等)每一组合，重复4.4至4.9的操作步骤。
注1：分析人员可能希望保存为定量分析所选择的那些设置，以后仅这些设置需要评估。同样，为决定化学态，分析
人员可能希望使用ISO17974(为能量校准选择限定的设置。如下所述，如果能量校准和当前评估可选相同的能量设置，则当使用铜样品时，可有效减少在4.7和在ISO17974；2002[}的6.7中测量的工作量。
注2：谱仪及其电路的设计各不相同，所以针对某一透镜组、狭缝和通能组合的强度/能量响应函数未必对其他透
镜、狭缝和通能的设置也有效。许多谱仪学家在一组最佳条件下进行准确的强度测量，那么仅雷对该分析器条件下的设置进行评估。任何评估仅对所用的设置组合有效。
注3；强度标的重复性和强度的绝对值都随使用设置的组合变化而变化。一般来说，当使用大狭缝和较低能盘分辨
率时重复性是最好的。
4