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GB/T 29559-2013 表面化学分析 辉光放电原子发射光谱 锌和或铝基合金镀层的分析

资料类别:行业标准

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推荐标签: 化学分析 表面 合金 分析 镀层 原子 辉光 发射光谱 辉光 29559

内容简介

GB/T 29559-2013 表面化学分析 辉光放电原子发射光谱 锌和或铝基合金镀层的分析 ICS 71.040.40 G 04
G
中华人民共和国国家标准
GB/T29559—2013/IS016962:2005
表面化学分析
辉光放电原子发射光谱锌和/或铝基合金镀层的分析
Surface chemical analysis-
Analysis of zinc and/or aluminium based metallic coatings
by glow discharge optical emission spectrometry
(ISO16962:2005,IDT)
2014-03-01实施
2013-07-19发布
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 GB/T29559—2013/ISO16962:2005
目 次
前言
范围规范性引用文件
1
2
3 原理
仪器样品制备分析步骤分析结果的表示· 8 精密度· 实验报告:
4
5 6
.?
3 10 11 12 13 19 20
9
附录A(规范性附录) 工作曲线常数的计算和深度剖析的定量评价附录B(资料性附录) 测定元素的建议谱线附录C(资料性附录) 镀层质量(单位面积)的测定附录D(资料性附录) 实验室间共同实验的附加信息参考文献
24
27 GB/T29559-2013/IS016962:2005
前 言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。 本标准使用翻译法等同采用ISO16962:2005《表面化学分析辉光放电原子发射光谱 锌和/或
铝基合金镀层的分析》。
与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
GB/T19502一2004表面化学分析辉光放电发射光谱方法通则(ISO14707:2000,IDT) GB/T20066——2006 6钢和铁化学成分测定用试样的取样与制样方法(ISO14284:1996, IDT)
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。 本标准起草单位:宝山钢铁股份有限公司,中国科学院物理研究所,中国科学院化学研究所。 本标准起草人:张毅、缪乐德、陈英颖、何晓蕾、沈电洪、刘芬、郭君飞。
I GB/T29559—2013/IS016962:2005
表面化学分析
辉光放电原子发射光谱锌和/或铝基合金镀层的分析
1范围
本标准规定了辉光放电原子发射光谱法分析锌和/或铝基合金镀层中镀层厚度、镀层质量(单位面积)和金属镀层中化学成分。需要考虑的合金化元素有镍、铁、硅、铅和锑。
本标准适用的元素质量分数范围:锌(0.01%~100%),铝(0.01%~100%),镍(0.01%~20%),铁(0.01%~20%),硅(0.01%~10%),铅(0.005%~2%),锑(0.005%~2%)。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
ISO14284钢和铁化学成分测定用试样的取样与制样方法(Steeland iron-Samplingand preparation of samples for the determination of chemical composition)
ISO14707表面化学分析辉光放电发射光谱方法通则(Surfacechemicalanalysis一Glow discharge optical emission spectrometry (GD-OES)—Introduction to use)
ISO17925钢表面的合金镀层单位面积镀层质量和化学成分测定 重量法、电感耦合等离子体发射光谱法和火焰原子吸收光谱法(Zincand/oraluminiumbasedcoatingsonsteel一Determinationof coating mass per unit area and chemical compositionGravimetry, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry and flame atomic absorption spectrometry)
3原理
辉光放电原子发射光谱法的分析包括如下的操作: a)在直流或射频辉光光源装置中,使样品表面镀层产生阴极溅射。 b)待测元素原子化,在等离子体中进而被激发。 c)2 各分析元素特征谱线发射强度的测量。深度剖析时,发射强度记录为时间的函数。 d)在深度剖析中,通过(定量)工作曲线,将强度对时间的函数转化为质量分数对溅射深度的函
数。通过测量已知成分工作曲线样品的溅射速率可以建立此校准系统。
4仪器 4.1辉光放电原子发射光谱仪
所用仪器应包含装有Grimm型或类似的辉光放电光源(直流或射频)和一个多道式原子发射光谐仪,如ISO14707中所述。同时,应配备所要分析元素的适宜谱线通道(参见附录B中的推荐谱线)。
辉光放电光源的中空阳极内径尺寸应为2mm8mm,薄板分析建议使用冷却装置,如带循环冷
1 GB/T29559—2013/ISO16962:2005
却水的金属块,但在本方法的操作中并不要求必须配备。
由于样品的测定是通过对镀层表面连续溅射来进行的,因此光谱仪应配备相应的数据读出系统记录发射强度与时间的关系。推荐使用每个光谱通道至少每秒500次测量的数据采集速度。但就本标准的范围应用而言,每个光谱通道每秒2次测量的数据采集速度也可以被接受。 4.2最低的性能要求 4.2.1概述
仪器应符合4.2.2和4.2.3中所提出的要求。并能在6.2.7中得到印证。 注:建立分析方法通常雷要通过反复操作来调整不同的分析参数。
4.2.2最小重现性
以下测试是为了检查仪器是否运行正常以实现其重现性。 对某元素的质量分数超过1%的均匀样品进行10次强度测量。选择以下光源条件进行分析。每
次测量前的光源稳定时间(预燃时间)应至少60s,采集数据的时间为5s~20s之间。每次激发应在新鲜的样品表面上进行,不能重叠。计算该元素10次测量的相对标准偏差,它应该符合特定的分析要求。
注:在这种方法下得到相对标准偏差应该小于等于2%。 4.2.3检出限 4.2.3.1概述
各元素的检出限与仪器有关,也和基体有关。因此对不于仪器和不同氧化层基体,给定分析元素
的检出限不是唯一固定的。如果每种分析元素的检测限等于或低于镀层中预计最低质量分数的五分之一,或本国际标准测定范围内,较低质量分数的五分之一,无论邮个值更大,则可认为此检出限是可以接受的。 4.2.3.2信噪比(SNR,signal-to-noiseratio)方法
第一种方法通常称为信噪比方法。为了计算给定分析物的检测限,应该进行以下步骤: a)首先选择一块体材样品作为分析空白。此体材样品的成分组成应和所要分析镀层的基体成分
相近。并且,它所含待测元素的质量分数应小于0.1μg/g。 b)在所选择的空白样品上激发10次,每次激发都能在10s内采集到固定分析波长上的发射强
度。此强度为分析所需的背景强度。测定背景强度时的光源分析条件应该和分析样品镀层时的条件完全相同。每次测量时,对发射强度定量前,空白样品应有足够充裕的时间进行预燃,以保证得到最为稳定的分析信号。每次激发,要选择未被溅射过的样品表面。
c)用式(1)计算检出限:
D,=3×S
(1)
m
式中: DL—检出限; S—步骤b)中,10次背景强度测量所得到的标准偏差; m一进行仪器校准时所得的分析灵敏度,可以表达为发射强度和质量分数的比值。
如果检出限结果不符合要求,应重新进行测量。如果第二次测量的检出限仍然不符合要求,应在分析下一次样品前,找出原因并加以修正。 2 GB/T29559—2013/IS016962:2005
4.2.3.3信背比—背景相对标准偏差(SBR-RSDB)方法
第二种方法,不要求空白分析,通常被称为信背比一一背景相对标准偏差(SBR-RSDB,signal-to- background ratio-relative standard deviation of thebackground)方法。步骤如下:
a)选择一种体材样品,它的基体成分和所要分析的镀层成分相近。其含待测元素的质量分数已
知,并大于或等于0.1%。如果待测元索会产生自吸收现象(见6.1),则它在此体材中的质量分数可以略高,但不超过1%。
b)在所选择的体材样品上激发3次,每次激发都能在10s内采集到固定分析波长上的发射强
度。光源分析条件应该和分析样品镀层时的条件完全相同。每次测量时,对发射强度定量前,体材样品必须有足够充裕的时间进行预燃,以保证得到最为稳定的分析信号。每次激发,要选择未被溅射过的样品表面。取3次激发所得强度值的平均值。 连续激发10次样品,每次激发,选择分析峰中不受干扰的区域,宽度约为0.2nm,对此区域的峰的强度进行积分,积分时间为10s。所得的测量值作为背景强度。光源分析条件和步骤b)相同。每次激发时,选择未被溅射过的样品表面。计算10次测量结果的平均值和相对标准偏差。
d)用式(2)计算检出限:
D, = 3 × (Ms Xcg/100)
....(2)
(S-B)/B
式中: DL——检出限; Mp—样品中被分析元素的质量分数; Og— 步骤c)背景强度的相对标准偏差,%; B 步骤c)中的平均背景强度;
步骤b)中,峰值强度的平均值。
S-
如果检出限结果不符合要求,应重新进行测量。如果第二次测量的检出限仍然不符合要求,应在分析下一次样品前,找出原因并加以修正。
5样品制备
根据ISO14284和/或适宜的国家/国际标准,或镀层产品生产商的建议来进行取样。样品的大小应与辉光放电光源相符合,一般为20mm~100mm(直径,宽度或长度)的圆形或块状样品。
用合适的试剂(高纯丙酮或乙醇)清洗样品表面。用惰性气流(氩气或氮气)吹干时应注意不碰到样品表面。湿的样品表面可以用湿软无纤维布轻轻擦拭后再按以上步骤操作。
6分析步骤
6.1谱线的选择
对每个待测元素,都有许多谱线可使用。谐线选择应考虑以下几个因素:所用光谱仪的谱线范围,待测元素的浓度范围,谱线的灵敏度,样品中其他元素的谱线干扰。在本标准中所分析的元素均为样品中的主量元素,应注意某些高灵敏谱线(所谓共振线)的自吸收或自蚀现象的发生。自吸收会导致工作曲线高浓度端的非线性化,因此应避免使用严重自吸收的谱线来进行测量。在附录B中,推荐了一些恰当的谱线。除了表中所列,只要符合特性,也可使用其他合适的谱线。
3 GB/T29559—2013/ISO16962:2005
6.2优化辉光放电原子发射光谱仪的系统设置 6.2.1概述
设置光源参数可以参照仪器商的建议,也可以根据仪器的特定用途来设定。所选择的光源参数要达到以下三个目的:
一足够的能量激发样品的表面,在不使镀层过热的条件下,尽量缩短分析时间;一良好的弧坑形状,以保证准确的深度剖析;一一在校准和分析过程中保持稳定的发射条件,以达到最佳的分析准确度。 综合考虑这三个自的,优化光源参数。 特别的一点是,根据仪器商提供的流程检查光谱仪的人射狭缝是否调节正确。这样能保证所得到
的发射强度在谱线的峰值处,得到最佳的信背比。更多信息可参见ISO14707。
6.2.2直流光源放电参数的设置 6.2.2.1概述
现代直流放电光谱仪已经能完全控制和测量放电参数(电流、电压和气体压力)。可以通过改变压力参数,控制电流和电压的值(称为自动压力调整系统)。以前的光谱仪没有自动压力调整系统,但仍可以手动调节压力,达到相同的效果。用户将用到以下几种控制方式的一种。
6.2.2.2恒定的电流和电压方式
设定光源的两个控制参数为电流和电压,以恒定的电流和电压方式控制光源。首先可以设定电流
和电压为仪器商推荐的特定值。如果没有推荐值,电压可设定为700V,对于直径2mm或2.5mm的阳极,电流设定为5mA~10mA。对于4mm阳极,电流范围为15mA~30mA,7mm或8mm阳极的电流范围为40mA~100mA。若事先无经验,建议先将电流设置在推荐范围的中间值。
检测器高压的设置可参见6.2.4。 调整光源参数可参见6.2.5,建议先调整电流,如有必要,再调整电压。 调整电压,优化弧坑形状,可参见6.2.6。这些光源分析条件将被应用于曲线校准和样品分析。
6.2.2.3恒定的电流和压力方式
设定光源的两个控制参数为电流和气体压力,以恒定的电流方式控制光源。首先可以设定电流为仪器商推荐的特定值。如果没有推荐值,对于直径2mm或2.5mm的阳极,电流选择范围为5mA~ 10mA。对于4mm阳极,电流选择范围为15mA~30mA,7mm或8mm阳极的电流范围为40mA~ 100mA。若事先无经验,建议先将电流设置在推荐范围的中间值。如果溅射分析一个特定镀层的样品,调节气体压力,直至电压大约维持在600V。
检测器高压的设置可参见6.2.4。 调整光源参数可参见6.2.5,建议先调整电流,如有必要,再调整气体压力。 调整气体压力,优化弧坑形状,可参见6.2.6。在溅射分析新样品前,应保证此时的电压参数和前
一次分析时的设定值相比,变化幅度不超过5%。否则,就应重新调节气体压力,直至电压回到设定值。 这些光源分析条件将被应用于曲线校准和样品分析。
发射产额会随电流、电压和压力的变化而发生变化。因此在测镀层样品和曲线校准时,应尽可能保证这些参数在同一水平上(参考文献[4])。由于三个参数不可能在测量所有样品时都保持不变,因此可以保持电流和电压恒定,设置压力为可变参数。有一个经验公式可以用于校准电流和电压的变化,此校准已实现软件化(参考文献[4])。它的依据是公式(A.2),谱线强度的校准方法。然而,此校正方法并
? GB/T29559—2013/ISO16962:2005
不是一种标准方法。如果用户使用此光谱软件,必须先保证电压对电流的校准是无效的。
6.2.3射频光源放电参数的设置 6.2.3.1概述
目前大多数射频光源是在恒定的功率和气体压力下进行操作的。其他方式如恒定的电压和气体压力、恒定的有效功率和电压等可能会在将来被推广。只要达到6.2.1所列出的三个目的,所有的射频操作模式在标准中都是允许的。以下将分别介绍几种目前常用操作模式的参数设置。 6.2.3.2恒定的输入功率和气体压力方式
设定光源的两个控制参数为输入功率和气体压力。首先设置输入功率,调节气体压力到仪器商的
建议值。如果没有推荐值,以金属样品进行深度剖析的放电参数为参考,将输人功率和气体压力设置在该参考的中间值。在此光源参数下,测量一个铁或钢样品的溅射速率(单位时间内的溅射深度)。调整输人功率,使溅射速率大约为2μm/min~3μm/min。
检测器高压的设置可参见6.2.4。 调整光源参数可参见6.2.5,建议先调整输人功率,如有必要,再调整气体压力参数。 调整气体压力参数,优化弧坑形状,可参见6.2.6。 重新测量铁或钢样品的溅射速率,如有必要,需调整输入功率,使溅射速率保持在2μm/min~
3μm/min。重复调整输人功率和电压值,直至溅射速率和弧坑形状不再发生明显的变化。注意,所使用的输人功率和气体压力参数都由仪器提供。这些光源分析条件将被应用于曲线校准和样品分析。 6.2.3.3恒定的输入功率和直流偏置电压方式
设定光源的两个控制参数为输人功率和直流偏置电压。首先设定输入功率,调节气体压力,使直流偏置电压达到仪器商的建议值。如果没有推荐值,以金属样品进行深度剖析的放电参数为参考,将输入功率和直流偏置电压设置在该参考的中间值。如果仪器配有压力自动控制系统,就可以自动调整这两项参数。在此光源参数下,测量一个铁或钢样品的溅射速率。调整输人功率,使溅射速率大约为 2μm/min~3μm/min
检测器高压的设置可参见6.2.4。 调整光源参数可参见6.2.5,建议先调整输人功率,如有必要,再调整直流偏置电压。 调整直流偏置电压,优化弧坑形状,可参见6.2.6。 重新测量铁或钢样品的溅射速率,如有必要,需调整输人功率,使溅射速率保持在2μm/min~
3μm/min。可以重复调整输入功率和直流偏置电压,直至溅射速率和弧坑形状不再发生明显的变化。 如果一直不能达到理想效果,就必须调整直流偏置电压值。注意,所使用的输入功率和直流偏置电压参数都由仪器提供。这些光源分析条件将被应用于曲线校准和样品分析。 6.2.3.4恒定的有效功率和射频电压方式
光源的两个控制参数为有效功率和射频电压。有效功率可以定义为输入功率减去反射功率和电功 (无功)功率。(电功功率是指样品在真空条件下进行测量时的输人功率)。射频电压定义为在耦合电极下的均方根电压。
设定光源的控制方式为恒定有效功率/恒定射频电压。首先把有效功率设置为仪器商的推荐值。 如果没有推荐值,对于直径4mm的阳极,建议设置射频电压700V,有效功率范围为10W~15W。若事先无经验,建议先将有效功率设在推荐范围的中间值。
检测器高压的设置可参见6.2.4。
5 ICS 71.040.40 G 04
G
中华人民共和国国家标准
GB/T29559—2013/IS016962:2005
表面化学分析
辉光放电原子发射光谱锌和/或铝基合金镀层的分析
Surface chemical analysis-
Analysis of zinc and/or aluminium based metallic coatings
by glow discharge optical emission spectrometry
(ISO16962:2005,IDT)
2014-03-01实施
2013-07-19发布
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 GB/T29559—2013/ISO16962:2005
目 次
前言
范围规范性引用文件
1
2
3 原理
仪器样品制备分析步骤分析结果的表示· 8 精密度· 实验报告:
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3 10 11 12 13 19 20
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附录A(规范性附录) 工作曲线常数的计算和深度剖析的定量评价附录B(资料性附录) 测定元素的建议谱线附录C(资料性附录) 镀层质量(单位面积)的测定附录D(资料性附录) 实验室间共同实验的附加信息参考文献
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27 GB/T29559-2013/IS016962:2005
前 言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。 本标准使用翻译法等同采用ISO16962:2005《表面化学分析辉光放电原子发射光谱 锌和/或
铝基合金镀层的分析》。
与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
GB/T19502一2004表面化学分析辉光放电发射光谱方法通则(ISO14707:2000,IDT) GB/T20066——2006 6钢和铁化学成分测定用试样的取样与制样方法(ISO14284:1996, IDT)
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。 本标准起草单位:宝山钢铁股份有限公司,中国科学院物理研究所,中国科学院化学研究所。 本标准起草人:张毅、缪乐德、陈英颖、何晓蕾、沈电洪、刘芬、郭君飞。
I GB/T29559—2013/IS016962:2005
表面化学分析
辉光放电原子发射光谱锌和/或铝基合金镀层的分析
1范围
本标准规定了辉光放电原子发射光谱法分析锌和/或铝基合金镀层中镀层厚度、镀层质量(单位面积)和金属镀层中化学成分。需要考虑的合金化元素有镍、铁、硅、铅和锑。
本标准适用的元素质量分数范围:锌(0.01%~100%),铝(0.01%~100%),镍(0.01%~20%),铁(0.01%~20%),硅(0.01%~10%),铅(0.005%~2%),锑(0.005%~2%)。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
ISO14284钢和铁化学成分测定用试样的取样与制样方法(Steeland iron-Samplingand preparation of samples for the determination of chemical composition)
ISO14707表面化学分析辉光放电发射光谱方法通则(Surfacechemicalanalysis一Glow discharge optical emission spectrometry (GD-OES)—Introduction to use)
ISO17925钢表面的合金镀层单位面积镀层质量和化学成分测定 重量法、电感耦合等离子体发射光谱法和火焰原子吸收光谱法(Zincand/oraluminiumbasedcoatingsonsteel一Determinationof coating mass per unit area and chemical compositionGravimetry, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry and flame atomic absorption spectrometry)
3原理
辉光放电原子发射光谱法的分析包括如下的操作: a)在直流或射频辉光光源装置中,使样品表面镀层产生阴极溅射。 b)待测元素原子化,在等离子体中进而被激发。 c)2 各分析元素特征谱线发射强度的测量。深度剖析时,发射强度记录为时间的函数。 d)在深度剖析中,通过(定量)工作曲线,将强度对时间的函数转化为质量分数对溅射深度的函
数。通过测量已知成分工作曲线样品的溅射速率可以建立此校准系统。
4仪器 4.1辉光放电原子发射光谱仪
所用仪器应包含装有Grimm型或类似的辉光放电光源(直流或射频)和一个多道式原子发射光谐仪,如ISO14707中所述。同时,应配备所要分析元素的适宜谱线通道(参见附录B中的推荐谱线)。
辉光放电光源的中空阳极内径尺寸应为2mm8mm,薄板分析建议使用冷却装置,如带循环冷
1 GB/T29559—2013/ISO16962:2005
却水的金属块,但在本方法的操作中并不要求必须配备。
由于样品的测定是通过对镀层表面连续溅射来进行的,因此光谱仪应配备相应的数据读出系统记录发射强度与时间的关系。推荐使用每个光谱通道至少每秒500次测量的数据采集速度。但就本标准的范围应用而言,每个光谱通道每秒2次测量的数据采集速度也可以被接受。 4.2最低的性能要求 4.2.1概述
仪器应符合4.2.2和4.2.3中所提出的要求。并能在6.2.7中得到印证。 注:建立分析方法通常雷要通过反复操作来调整不同的分析参数。
4.2.2最小重现性
以下测试是为了检查仪器是否运行正常以实现其重现性。 对某元素的质量分数超过1%的均匀样品进行10次强度测量。选择以下光源条件进行分析。每
次测量前的光源稳定时间(预燃时间)应至少60s,采集数据的时间为5s~20s之间。每次激发应在新鲜的样品表面上进行,不能重叠。计算该元素10次测量的相对标准偏差,它应该符合特定的分析要求。
注:在这种方法下得到相对标准偏差应该小于等于2%。 4.2.3检出限 4.2.3.1概述
各元素的检出限与仪器有关,也和基体有关。因此对不于仪器和不同氧化层基体,给定分析元素
的检出限不是唯一固定的。如果每种分析元素的检测限等于或低于镀层中预计最低质量分数的五分之一,或本国际标准测定范围内,较低质量分数的五分之一,无论邮个值更大,则可认为此检出限是可以接受的。 4.2.3.2信噪比(SNR,signal-to-noiseratio)方法
第一种方法通常称为信噪比方法。为了计算给定分析物的检测限,应该进行以下步骤: a)首先选择一块体材样品作为分析空白。此体材样品的成分组成应和所要分析镀层的基体成分
相近。并且,它所含待测元素的质量分数应小于0.1μg/g。 b)在所选择的空白样品上激发10次,每次激发都能在10s内采集到固定分析波长上的发射强
度。此强度为分析所需的背景强度。测定背景强度时的光源分析条件应该和分析样品镀层时的条件完全相同。每次测量时,对发射强度定量前,空白样品应有足够充裕的时间进行预燃,以保证得到最为稳定的分析信号。每次激发,要选择未被溅射过的样品表面。
c)用式(1)计算检出限:
D,=3×S
(1)
m
式中: DL—检出限; S—步骤b)中,10次背景强度测量所得到的标准偏差; m一进行仪器校准时所得的分析灵敏度,可以表达为发射强度和质量分数的比值。
如果检出限结果不符合要求,应重新进行测量。如果第二次测量的检出限仍然不符合要求,应在分析下一次样品前,找出原因并加以修正。 2 GB/T29559—2013/IS016962:2005
4.2.3.3信背比—背景相对标准偏差(SBR-RSDB)方法
第二种方法,不要求空白分析,通常被称为信背比一一背景相对标准偏差(SBR-RSDB,signal-to- background ratio-relative standard deviation of thebackground)方法。步骤如下:
a)选择一种体材样品,它的基体成分和所要分析的镀层成分相近。其含待测元素的质量分数已
知,并大于或等于0.1%。如果待测元索会产生自吸收现象(见6.1),则它在此体材中的质量分数可以略高,但不超过1%。
b)在所选择的体材样品上激发3次,每次激发都能在10s内采集到固定分析波长上的发射强
度。光源分析条件应该和分析样品镀层时的条件完全相同。每次测量时,对发射强度定量前,体材样品必须有足够充裕的时间进行预燃,以保证得到最为稳定的分析信号。每次激发,要选择未被溅射过的样品表面。取3次激发所得强度值的平均值。 连续激发10次样品,每次激发,选择分析峰中不受干扰的区域,宽度约为0.2nm,对此区域的峰的强度进行积分,积分时间为10s。所得的测量值作为背景强度。光源分析条件和步骤b)相同。每次激发时,选择未被溅射过的样品表面。计算10次测量结果的平均值和相对标准偏差。
d)用式(2)计算检出限:
D, = 3 × (Ms Xcg/100)
....(2)
(S-B)/B
式中: DL——检出限; Mp—样品中被分析元素的质量分数; Og— 步骤c)背景强度的相对标准偏差,%; B 步骤c)中的平均背景强度;
步骤b)中,峰值强度的平均值。
S-
如果检出限结果不符合要求,应重新进行测量。如果第二次测量的检出限仍然不符合要求,应在分析下一次样品前,找出原因并加以修正。
5样品制备
根据ISO14284和/或适宜的国家/国际标准,或镀层产品生产商的建议来进行取样。样品的大小应与辉光放电光源相符合,一般为20mm~100mm(直径,宽度或长度)的圆形或块状样品。
用合适的试剂(高纯丙酮或乙醇)清洗样品表面。用惰性气流(氩气或氮气)吹干时应注意不碰到样品表面。湿的样品表面可以用湿软无纤维布轻轻擦拭后再按以上步骤操作。
6分析步骤
6.1谱线的选择
对每个待测元素,都有许多谱线可使用。谐线选择应考虑以下几个因素:所用光谱仪的谱线范围,待测元素的浓度范围,谱线的灵敏度,样品中其他元素的谱线干扰。在本标准中所分析的元素均为样品中的主量元素,应注意某些高灵敏谱线(所谓共振线)的自吸收或自蚀现象的发生。自吸收会导致工作曲线高浓度端的非线性化,因此应避免使用严重自吸收的谱线来进行测量。在附录B中,推荐了一些恰当的谱线。除了表中所列,只要符合特性,也可使用其他合适的谱线。
3 GB/T29559—2013/ISO16962:2005
6.2优化辉光放电原子发射光谱仪的系统设置 6.2.1概述
设置光源参数可以参照仪器商的建议,也可以根据仪器的特定用途来设定。所选择的光源参数要达到以下三个目的:
一足够的能量激发样品的表面,在不使镀层过热的条件下,尽量缩短分析时间;一良好的弧坑形状,以保证准确的深度剖析;一一在校准和分析过程中保持稳定的发射条件,以达到最佳的分析准确度。 综合考虑这三个自的,优化光源参数。 特别的一点是,根据仪器商提供的流程检查光谱仪的人射狭缝是否调节正确。这样能保证所得到
的发射强度在谱线的峰值处,得到最佳的信背比。更多信息可参见ISO14707。
6.2.2直流光源放电参数的设置 6.2.2.1概述
现代直流放电光谱仪已经能完全控制和测量放电参数(电流、电压和气体压力)。可以通过改变压力参数,控制电流和电压的值(称为自动压力调整系统)。以前的光谱仪没有自动压力调整系统,但仍可以手动调节压力,达到相同的效果。用户将用到以下几种控制方式的一种。
6.2.2.2恒定的电流和电压方式
设定光源的两个控制参数为电流和电压,以恒定的电流和电压方式控制光源。首先可以设定电流
和电压为仪器商推荐的特定值。如果没有推荐值,电压可设定为700V,对于直径2mm或2.5mm的阳极,电流设定为5mA~10mA。对于4mm阳极,电流范围为15mA~30mA,7mm或8mm阳极的电流范围为40mA~100mA。若事先无经验,建议先将电流设置在推荐范围的中间值。
检测器高压的设置可参见6.2.4。 调整光源参数可参见6.2.5,建议先调整电流,如有必要,再调整电压。 调整电压,优化弧坑形状,可参见6.2.6。这些光源分析条件将被应用于曲线校准和样品分析。
6.2.2.3恒定的电流和压力方式
设定光源的两个控制参数为电流和气体压力,以恒定的电流方式控制光源。首先可以设定电流为仪器商推荐的特定值。如果没有推荐值,对于直径2mm或2.5mm的阳极,电流选择范围为5mA~ 10mA。对于4mm阳极,电流选择范围为15mA~30mA,7mm或8mm阳极的电流范围为40mA~ 100mA。若事先无经验,建议先将电流设置在推荐范围的中间值。如果溅射分析一个特定镀层的样品,调节气体压力,直至电压大约维持在600V。
检测器高压的设置可参见6.2.4。 调整光源参数可参见6.2.5,建议先调整电流,如有必要,再调整气体压力。 调整气体压力,优化弧坑形状,可参见6.2.6。在溅射分析新样品前,应保证此时的电压参数和前
一次分析时的设定值相比,变化幅度不超过5%。否则,就应重新调节气体压力,直至电压回到设定值。 这些光源分析条件将被应用于曲线校准和样品分析。
发射产额会随电流、电压和压力的变化而发生变化。因此在测镀层样品和曲线校准时,应尽可能保证这些参数在同一水平上(参考文献[4])。由于三个参数不可能在测量所有样品时都保持不变,因此可以保持电流和电压恒定,设置压力为可变参数。有一个经验公式可以用于校准电流和电压的变化,此校准已实现软件化(参考文献[4])。它的依据是公式(A.2),谱线强度的校准方法。然而,此校正方法并
? GB/T29559—2013/ISO16962:2005
不是一种标准方法。如果用户使用此光谱软件,必须先保证电压对电流的校准是无效的。
6.2.3射频光源放电参数的设置 6.2.3.1概述
目前大多数射频光源是在恒定的功率和气体压力下进行操作的。其他方式如恒定的电压和气体压力、恒定的有效功率和电压等可能会在将来被推广。只要达到6.2.1所列出的三个目的,所有的射频操作模式在标准中都是允许的。以下将分别介绍几种目前常用操作模式的参数设置。 6.2.3.2恒定的输入功率和气体压力方式
设定光源的两个控制参数为输入功率和气体压力。首先设置输入功率,调节气体压力到仪器商的
建议值。如果没有推荐值,以金属样品进行深度剖析的放电参数为参考,将输人功率和气体压力设置在该参考的中间值。在此光源参数下,测量一个铁或钢样品的溅射速率(单位时间内的溅射深度)。调整输人功率,使溅射速率大约为2μm/min~3μm/min。
检测器高压的设置可参见6.2.4。 调整光源参数可参见6.2.5,建议先调整输人功率,如有必要,再调整气体压力参数。 调整气体压力参数,优化弧坑形状,可参见6.2.6。 重新测量铁或钢样品的溅射速率,如有必要,需调整输入功率,使溅射速率保持在2μm/min~
3μm/min。重复调整输人功率和电压值,直至溅射速率和弧坑形状不再发生明显的变化。注意,所使用的输人功率和气体压力参数都由仪器提供。这些光源分析条件将被应用于曲线校准和样品分析。 6.2.3.3恒定的输入功率和直流偏置电压方式
设定光源的两个控制参数为输人功率和直流偏置电压。首先设定输入功率,调节气体压力,使直流偏置电压达到仪器商的建议值。如果没有推荐值,以金属样品进行深度剖析的放电参数为参考,将输入功率和直流偏置电压设置在该参考的中间值。如果仪器配有压力自动控制系统,就可以自动调整这两项参数。在此光源参数下,测量一个铁或钢样品的溅射速率。调整输人功率,使溅射速率大约为 2μm/min~3μm/min
检测器高压的设置可参见6.2.4。 调整光源参数可参见6.2.5,建议先调整输人功率,如有必要,再调整直流偏置电压。 调整直流偏置电压,优化弧坑形状,可参见6.2.6。 重新测量铁或钢样品的溅射速率,如有必要,需调整输人功率,使溅射速率保持在2μm/min~
3μm/min。可以重复调整输入功率和直流偏置电压,直至溅射速率和弧坑形状不再发生明显的变化。 如果一直不能达到理想效果,就必须调整直流偏置电压值。注意,所使用的输入功率和直流偏置电压参数都由仪器提供。这些光源分析条件将被应用于曲线校准和样品分析。 6.2.3.4恒定的有效功率和射频电压方式
光源的两个控制参数为有效功率和射频电压。有效功率可以定义为输入功率减去反射功率和电功 (无功)功率。(电功功率是指样品在真空条件下进行测量时的输人功率)。射频电压定义为在耦合电极下的均方根电压。
设定光源的控制方式为恒定有效功率/恒定射频电压。首先把有效功率设置为仪器商的推荐值。 如果没有推荐值,对于直径4mm的阳极,建议设置射频电压700V,有效功率范围为10W~15W。若事先无经验,建议先将有效功率设在推荐范围的中间值。
检测器高压的设置可参见6.2.4。
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