ICS 71.040.99
N 53
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T28634—2012/ISO22489:2006
微束分析 电子探针显微分析块状试样波谱法定量点分析 Microbeam analysis-Electron probe microanalysis- Quantitative point analysis for bulk specimen using wavelength
dispersive X-ray spectroscopy
(ISO22489:2006,IDT)
2013-02-01实施
2012-07-31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
建筑321---标准查询下载网 GB/T28634—2012/ISO22489:2006
目 次
前言引言
I
范围 2 规范性引用文件 3 缩略语 N
1
定量过程实验报告附录A（资料性附录） 物理效应和校正附录B（资料性附录） 不同校正方法概述附录C（规范性附录） 有“化学效应”的比值测量参考文献
5
.
10
1
建筑321-.-标准查询下载网 GB/T28634—2012/ISO22489:2006
前言
本标准按照GB/T1.12009给出的规则编写。 本标准使用翻译法等同采用ISO22489：2006《微束分析 电子探针显微分析 块状试样波谱法定
量点分析》（英文版）。
本标准做了下列编辑性修改：用10-6替代ppm。 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。 本标准主要起草单位：中国科学院上海硅酸盐研究所。 本标准主要起草人：曾毅、李香庭、吴伟。
建筑321---标准查询下载网 GB/T28634—2012/IS022489:2006
引言
电子探针显微分析已经广泛应用于材料的化学成分定量分析。这是一种有代表性的仪器分析，电子探针仪使用的方便性已经得到了很大改善。要用这种有力的工具获得准确的定量结果，需要正确地使用仪器。为了获得可靠的数据，还需要最佳的操作程序：例如试样制备、特征X射线强度测量和由X 射线强度计算浓度等，本标准给出了这些标准操作程序。如果应用不正确的定量分析方法会产生错误的结果，因此，为了获得准确的结果需要制定定量分析的标准方法。
Ⅱ
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微束分析电子探针显微分析块状试样波谱法定量点分析
范围
本标准规定了应用电子探针或者扫描电镜（SEM)的波谱仪（WDS），通过电子束与试样相互作用产
生的X射线对试样微米尺度体积内的元素进行定量分析的要求。
内容包括：
定量分析原理；本方法涉及的元素、质量分数和标准物质的一般范围；仪器的一般要求；有关试样制备、实验条件的选择、分析测量等的基本过程及报告。
-
本标准适用于电子束垂直人射，要求定量分析的块状试样表面平滑、均匀。对仪器和数据处理软件没有特殊的要求。使用者应该从仪器制造厂家获得仪器安装条件、详细的操作程序及仪器说明书。
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。
GB/T4930电子探针分析标准样品技术条件导则（ISO14595，IDT) GB/T17359—2012微束分析能谱法定量分析（ISO22309，IDT) GB/T27025—2006波谱法定性点分析电子探针显微分析导则（ISO17470:2004，IDT) GB/T27025-2008检测和校准实验室能力的通用要求（ISO/IEC17025：2005，IDT) ISO14594微束分析电子探针显微分析波谱法实验参数的测定导则（Guidelinesforthe
determination of experimental parameters for wavelength dispersive spectroscopy)
3缩略语
EPMA electronprobemicroanalyser电子探针显微分析仪 PHA pulse height analyser
脉冲高度分析器峰背比
P/B
peak to background ratio
4定量过程
4.1定量显微分析过程 4.1.1定量显微分析的原理与分析过程
电子束与固体相互作用产生的特征X射线强度，近似正比于作用体积内所含元素的质量分数。通过测量特征X射线强度，即可测量试样中元素的质量分数。定量分析是在相同的实验条件下，通过比
1
建筑321---标准查询下载网 GB/T28634—2012/ISO22489:2006
较试样和已知元素含量的标准物质中元素的特征X射线强度来完成。强度和质量分数的关系在很宽的质量分数范围内是非线性的，因此，试样和标准物质之间的含量关系进行校正计算。
由于在试样和标准物质中的X射线吸收，导致发射强度低于产生强度，因此对吸收进行校正。分析体积内的特征X射线荧光和由于电子背散射使X射线强度降低的影响也要进行校正。当电子进人试样时，由于和组成试样的原子相互作用而损失能量，能量损失率依赖于电子能量，是平均原子序数的函数。基体校正过程包括原子序数(Z)、吸收（A)和特征荧光（F)校正。定量分析的准确度依赖于标准物质、试样制备过程、测量条件和测量方法、仪器稳定性和仪器校准及选用的定量校正模型。 4.1.2定量分析范围
标准物质和试样应满足如下条件：
在电子束轰击下和真空中稳定；一表面平滑、垂直于人射电子束；分析区域内均质；一无磁性。 分析体积见ISO14594标准（分析面积、分析深度和分析体积）。 能对原子序数Z≥4(Be)的元素进行定量分析。定量分析的探测限依赖于很多因素，例如X射线
的选择、基体、操作条件（束流强度、加速电压和计数参数)等，探测限从百万分之几到百万分之几百。
注1：探测限参见国际标准GB/T20725一2006。 注2：轻元素分析或者有强烈吸收X射线的条件下，探测限可能大于1%（例如，在Si基体中的BKa)。分析准确度
是由质量分数、测量条件和校正计算方法确定。一般情况下，主元素的精度和准确度分别优于1%和2%。 注3：对于标准物质与试样组分不匹配并有强烈基体吸收的元索分析，准确度明显劣于2%。
4.1.3标准物质的选择
标准物质应该根据GB/T4930选择。一般情况下，应使用纯元素。当标准物质的组分和试样的组分接近时，基体校正的影响最小。
当试样需要镀膜时（见4.2），标准物质也应在相同条件下镀膜。 4.2试样制备
标准物质和试样应该清洁、无灰尘、表面平滑。假如需要，试样应该用导电介质包埋并进行金相抛光。试样应该有好的电导，对电子束照射下有荷电的试样，可蒸镀非常薄的合适导电膜以避免荷电，导电膜应使试样表面和金属试样座之间形成导电通路。
导电膜通常用碳镀层，但在特殊情况下（例如轻元素分析），可以考其他材料（Au、AI等），碳膜的厚度约为20nm。标准物质和试样应该蒸镀相同元素和相同厚度的导电膜。 4.3仪器校准 4.3.1加速电压
检查加速电压是否准确，这对准确定量分析非常重要。如果加速电压不准确和不稳定，会产生定量误差，应该校准加速电压并使其稳定。
注：如果EPMA安装了EDS，通过Duane-Hunt限的测量能获得真实的加速电压值，如果没有EDS系统，一般没有
其他校准方法。厂商应该定期检查加速电压值。
4.3.2探针电流
如果探针电流不准确和稳定性低时，将引起定量误差，所以探针电流应该稳定并准确监控，探针电
2
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GB/T28634—2012/ISO22489:2006
流通常用法拉第杯测量。 4.3.3X射线谱仪
谱仪测量前，确保X射线谱仪已准确校准。通过仪器厂家的说明书对所有谱仪和晶体进行校准，检查X射线探测器的正比性。
注：X射线探测器的正比性见GB/T4930。 4.3.4死时间
校正由于死时间引起的X射线计数损失。死时间的校正曲线应该根据ISO14594标准的规定确定。 4.4分析条件 4.4.1加速电压
典型的加速电压在5kV～30kV之间，应该根据如下原则选择：
加速电压应超过大部分所分析元素的X射线临界激发能的1.5倍；分析的体积应大于X射线的激发体积；选用高加速电压时，不应使试样产生热损伤、静电损伤或者产生大的吸收校正值。
对标准物质和试样中的每个元素，都应该用相同的加速电压分析。然而，在特殊情况下，为了优化同样能量范围内元素的X射线强度，可用不同加速电压完成定量分析。 4.4.2探针电流
探针电流应按如下原则选择：
为了得到准确的定量结果，应该有足够高的X射线强度；一高X射线强度不应使X射线探测器达到饱和；
确保使试样的污染最小、热和静电损伤最小，
-
测量前应对探针电流稳定度进行检查。 含Na、K等碱金属的玻璃和矿物（例如斜长石），在聚焦电子束分析时Na、K等碱金属元素会产生
迁移，因此，在分析这类试样时应该用散焦电子束。 4.4.3分析位置
如果仪器有光学显微镜，所分析的部位应该定位在光学显微镜视野的中心，并且调节试样高度使其聚焦。另外，操作者确保探针位置的稳定。
谱仪聚焦点调节到和光学显微镜聚焦点相同，该聚焦点是光学显微镜中心和电子图像的中心。 对垂直安装的谱仪，如果试样高度不正确，谱仪灵敏度会快速下降。所以仪器用光学显微镜，因为
它的小景深保证了在观察到清楚图像时，试样即为正确的聚焦位置。倾斜谱仪通常与SEM相组合，谱仪灵敏度随垂直方向的变化非常小，足以在100μm之内定位试样。
SEM/WDS没有光学显微镜，可按如下方法操作：首先，在标准物质（试样座）中选择一个位置，该位置作为已知分析工作距离的WDS聚焦点，驱动试样座到正确的工作距离，选择二次电子或者背散射电子成像方式，将图像在高倍下正确聚焦。然后，将试样置于电子束下并只通过调节试样高度使电子图像聚焦。
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4.4.4 探针直径
为了获得准确的分析结果，探针直径应尽量小。测量标准物质和试样的探针直径应相同，假如需要，探针直径可以扩大，以减小污染和避免对试样的损伤。
注：探针直径和分析体积见ISO14594。 因为碱金属，例如Na，K等在聚焦电子束下迁移，所以在分析这些元素时应该用散焦电子束分析。
4.4.5聚焦电子束扫描
当希望分析的区域大于常规点的尺寸时，可用扩大电子束直径，或者用扫描的方式分析。如果用扫描的方式，分析过程与点分析相同。分析区域应该在谱仪灵敏度最大的范围内，如果扫描范围太大，谱仪灵敏度将在扫描区域的边缘下降，因此，点分析方式适合于高准确度分析。 4.4.6试样表面
定量显微分析中，试样表面应抛光成尽可能无划痕的平面并垂直于人射电子束。标准物质和试样都应该清洁、无灰尘。标准物质和试样都应在未腐蚀条件下分析，以免改变表面的形貌和成分。
注：如果准确知道试样的倾角，并使用专用的试样倾斜校正模型，也可以对倾斜试样进行定量分析。 4.4.7X射线的选择
选择分析的X射线应考虑如下原则： a）选择高强度和高P/B比谱峰； b) 选择能连续测量的背底； c) 在可能的情况下，应该选择无重叠峰的谱峰。 如果重叠峰不可避免，可用如下的有效方法：
当重叠峰是高次线时，应该用脉冲高度分析器排除重叠峰（PHA的操作见GB/T20725一 2006和GB/T4930)；一级衍射线重叠时，可用谱峰去卷积的特殊程序进行谱峰剥离，但该过程会影响结果的准确度[7]。
4.4.8谱仪
谱仪、分析晶体和探测器应根据所分析的元素和选用的X射线进行选择。除不适合分析的特殊条件外，应该根据厂商的说明书选择。
分析晶体应该根据仪器所带的晶体材料进行选择，力求用一个共同的衍射晶体测定一组相关元素，以减小谱仪位置重复误差。
如果X射线探测器有可调节的入口狭缝，分析时应该选择合适的狭缝尺寸。轻元素测量应该选择宽狭缝，但高分辨率X射线谱的测量需要窄狭缝。 4.4.9X射线峰值强度的测量方法 4.4.9.1波长位置
为了测量试样X射线峰值强度，谱仪应该定位在用标准物质所测量的最大强度的峰位处。 在分析低能量（<1keV)谱峰时，试样和标准物质的峰位和峰形状可能不同，此时，应选择一个合
适的分析方法（见附录C)。
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微束分析 电子探针显微分析块状试样波谱法定量点分析 Microbeam analysis-Electron probe microanalysis- Quantitative point analysis for bulk specimen using wavelength
dispersive X-ray spectroscopy
(ISO22489:2006,IDT)
2013-02-01实施
2012-07-31发布
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目 次
前言引言
I
范围 2 规范性引用文件 3 缩略语 N
1
定量过程实验报告附录A（资料性附录） 物理效应和校正附录B（资料性附录） 不同校正方法概述附录C（规范性附录） 有“化学效应”的比值测量参考文献
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前言
本标准按照GB/T1.12009给出的规则编写。 本标准使用翻译法等同采用ISO22489：2006《微束分析 电子探针显微分析 块状试样波谱法定
量点分析》（英文版）。
本标准做了下列编辑性修改：用10-6替代ppm。 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。 本标准主要起草单位：中国科学院上海硅酸盐研究所。 本标准主要起草人：曾毅、李香庭、吴伟。
建筑321---标准查询下载网 GB/T28634—2012/IS022489:2006
引言
电子探针显微分析已经广泛应用于材料的化学成分定量分析。这是一种有代表性的仪器分析，电子探针仪使用的方便性已经得到了很大改善。要用这种有力的工具获得准确的定量结果，需要正确地使用仪器。为了获得可靠的数据，还需要最佳的操作程序：例如试样制备、特征X射线强度测量和由X 射线强度计算浓度等，本标准给出了这些标准操作程序。如果应用不正确的定量分析方法会产生错误的结果，因此，为了获得准确的结果需要制定定量分析的标准方法。
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微束分析电子探针显微分析块状试样波谱法定量点分析
范围
本标准规定了应用电子探针或者扫描电镜（SEM)的波谱仪（WDS），通过电子束与试样相互作用产
生的X射线对试样微米尺度体积内的元素进行定量分析的要求。
内容包括：
定量分析原理；本方法涉及的元素、质量分数和标准物质的一般范围；仪器的一般要求；有关试样制备、实验条件的选择、分析测量等的基本过程及报告。
-
本标准适用于电子束垂直人射，要求定量分析的块状试样表面平滑、均匀。对仪器和数据处理软件没有特殊的要求。使用者应该从仪器制造厂家获得仪器安装条件、详细的操作程序及仪器说明书。
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。
GB/T4930电子探针分析标准样品技术条件导则（ISO14595，IDT) GB/T17359—2012微束分析能谱法定量分析（ISO22309，IDT) GB/T27025—2006波谱法定性点分析电子探针显微分析导则（ISO17470:2004，IDT) GB/T27025-2008检测和校准实验室能力的通用要求（ISO/IEC17025：2005，IDT) ISO14594微束分析电子探针显微分析波谱法实验参数的测定导则（Guidelinesforthe
determination of experimental parameters for wavelength dispersive spectroscopy)
3缩略语
EPMA electronprobemicroanalyser电子探针显微分析仪 PHA pulse height analyser
脉冲高度分析器峰背比
P/B
peak to background ratio
4定量过程
4.1定量显微分析过程 4.1.1定量显微分析的原理与分析过程
电子束与固体相互作用产生的特征X射线强度，近似正比于作用体积内所含元素的质量分数。通过测量特征X射线强度，即可测量试样中元素的质量分数。定量分析是在相同的实验条件下，通过比
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建筑321---标准查询下载网 GB/T28634—2012/ISO22489:2006
较试样和已知元素含量的标准物质中元素的特征X射线强度来完成。强度和质量分数的关系在很宽的质量分数范围内是非线性的，因此，试样和标准物质之间的含量关系进行校正计算。
由于在试样和标准物质中的X射线吸收，导致发射强度低于产生强度，因此对吸收进行校正。分析体积内的特征X射线荧光和由于电子背散射使X射线强度降低的影响也要进行校正。当电子进人试样时，由于和组成试样的原子相互作用而损失能量，能量损失率依赖于电子能量，是平均原子序数的函数。基体校正过程包括原子序数(Z)、吸收（A)和特征荧光（F)校正。定量分析的准确度依赖于标准物质、试样制备过程、测量条件和测量方法、仪器稳定性和仪器校准及选用的定量校正模型。 4.1.2定量分析范围
标准物质和试样应满足如下条件：
在电子束轰击下和真空中稳定；一表面平滑、垂直于人射电子束；分析区域内均质；一无磁性。 分析体积见ISO14594标准（分析面积、分析深度和分析体积）。 能对原子序数Z≥4(Be)的元素进行定量分析。定量分析的探测限依赖于很多因素，例如X射线
的选择、基体、操作条件（束流强度、加速电压和计数参数)等，探测限从百万分之几到百万分之几百。
注1：探测限参见国际标准GB/T20725一2006。 注2：轻元素分析或者有强烈吸收X射线的条件下，探测限可能大于1%（例如，在Si基体中的BKa)。分析准确度
是由质量分数、测量条件和校正计算方法确定。一般情况下，主元素的精度和准确度分别优于1%和2%。 注3：对于标准物质与试样组分不匹配并有强烈基体吸收的元索分析，准确度明显劣于2%。
4.1.3标准物质的选择
标准物质应该根据GB/T4930选择。一般情况下，应使用纯元素。当标准物质的组分和试样的组分接近时，基体校正的影响最小。
当试样需要镀膜时（见4.2），标准物质也应在相同条件下镀膜。 4.2试样制备
标准物质和试样应该清洁、无灰尘、表面平滑。假如需要，试样应该用导电介质包埋并进行金相抛光。试样应该有好的电导，对电子束照射下有荷电的试样，可蒸镀非常薄的合适导电膜以避免荷电，导电膜应使试样表面和金属试样座之间形成导电通路。
导电膜通常用碳镀层，但在特殊情况下（例如轻元素分析），可以考其他材料（Au、AI等），碳膜的厚度约为20nm。标准物质和试样应该蒸镀相同元素和相同厚度的导电膜。 4.3仪器校准 4.3.1加速电压
检查加速电压是否准确，这对准确定量分析非常重要。如果加速电压不准确和不稳定，会产生定量误差，应该校准加速电压并使其稳定。
注：如果EPMA安装了EDS，通过Duane-Hunt限的测量能获得真实的加速电压值，如果没有EDS系统，一般没有
其他校准方法。厂商应该定期检查加速电压值。
4.3.2探针电流
如果探针电流不准确和稳定性低时，将引起定量误差，所以探针电流应该稳定并准确监控，探针电
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建筑321---标准查询下载网 N
GB/T28634—2012/ISO22489:2006
流通常用法拉第杯测量。 4.3.3X射线谱仪
谱仪测量前，确保X射线谱仪已准确校准。通过仪器厂家的说明书对所有谱仪和晶体进行校准，检查X射线探测器的正比性。
注：X射线探测器的正比性见GB/T4930。 4.3.4死时间
校正由于死时间引起的X射线计数损失。死时间的校正曲线应该根据ISO14594标准的规定确定。 4.4分析条件 4.4.1加速电压
典型的加速电压在5kV～30kV之间，应该根据如下原则选择：
加速电压应超过大部分所分析元素的X射线临界激发能的1.5倍；分析的体积应大于X射线的激发体积；选用高加速电压时，不应使试样产生热损伤、静电损伤或者产生大的吸收校正值。
对标准物质和试样中的每个元素，都应该用相同的加速电压分析。然而，在特殊情况下，为了优化同样能量范围内元素的X射线强度，可用不同加速电压完成定量分析。 4.4.2探针电流
探针电流应按如下原则选择：
为了得到准确的定量结果，应该有足够高的X射线强度；一高X射线强度不应使X射线探测器达到饱和；
确保使试样的污染最小、热和静电损伤最小，
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测量前应对探针电流稳定度进行检查。 含Na、K等碱金属的玻璃和矿物（例如斜长石），在聚焦电子束分析时Na、K等碱金属元素会产生
迁移，因此，在分析这类试样时应该用散焦电子束。 4.4.3分析位置
如果仪器有光学显微镜，所分析的部位应该定位在光学显微镜视野的中心，并且调节试样高度使其聚焦。另外，操作者确保探针位置的稳定。
谱仪聚焦点调节到和光学显微镜聚焦点相同，该聚焦点是光学显微镜中心和电子图像的中心。 对垂直安装的谱仪，如果试样高度不正确，谱仪灵敏度会快速下降。所以仪器用光学显微镜，因为
它的小景深保证了在观察到清楚图像时，试样即为正确的聚焦位置。倾斜谱仪通常与SEM相组合，谱仪灵敏度随垂直方向的变化非常小，足以在100μm之内定位试样。
SEM/WDS没有光学显微镜，可按如下方法操作：首先，在标准物质（试样座）中选择一个位置，该位置作为已知分析工作距离的WDS聚焦点，驱动试样座到正确的工作距离，选择二次电子或者背散射电子成像方式，将图像在高倍下正确聚焦。然后，将试样置于电子束下并只通过调节试样高度使电子图像聚焦。
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4.4.4 探针直径
为了获得准确的分析结果，探针直径应尽量小。测量标准物质和试样的探针直径应相同，假如需要，探针直径可以扩大，以减小污染和避免对试样的损伤。
注：探针直径和分析体积见ISO14594。 因为碱金属，例如Na，K等在聚焦电子束下迁移，所以在分析这些元素时应该用散焦电子束分析。
4.4.5聚焦电子束扫描
当希望分析的区域大于常规点的尺寸时，可用扩大电子束直径，或者用扫描的方式分析。如果用扫描的方式，分析过程与点分析相同。分析区域应该在谱仪灵敏度最大的范围内，如果扫描范围太大，谱仪灵敏度将在扫描区域的边缘下降，因此，点分析方式适合于高准确度分析。 4.4.6试样表面
定量显微分析中，试样表面应抛光成尽可能无划痕的平面并垂直于人射电子束。标准物质和试样都应该清洁、无灰尘。标准物质和试样都应在未腐蚀条件下分析，以免改变表面的形貌和成分。
注：如果准确知道试样的倾角，并使用专用的试样倾斜校正模型，也可以对倾斜试样进行定量分析。 4.4.7X射线的选择
选择分析的X射线应考虑如下原则： a）选择高强度和高P/B比谱峰； b) 选择能连续测量的背底； c) 在可能的情况下，应该选择无重叠峰的谱峰。 如果重叠峰不可避免，可用如下的有效方法：
当重叠峰是高次线时，应该用脉冲高度分析器排除重叠峰（PHA的操作见GB/T20725一 2006和GB/T4930)；一级衍射线重叠时，可用谱峰去卷积的特殊程序进行谱峰剥离，但该过程会影响结果的准确度[7]。
4.4.8谱仪
谱仪、分析晶体和探测器应根据所分析的元素和选用的X射线进行选择。除不适合分析的特殊条件外，应该根据厂商的说明书选择。
分析晶体应该根据仪器所带的晶体材料进行选择，力求用一个共同的衍射晶体测定一组相关元素，以减小谱仪位置重复误差。
如果X射线探测器有可调节的入口狭缝，分析时应该选择合适的狭缝尺寸。轻元素测量应该选择宽狭缝，但高分辨率X射线谱的测量需要窄狭缝。 4.4.9X射线峰值强度的测量方法 4.4.9.1波长位置
为了测量试样X射线峰值强度，谱仪应该定位在用标准物质所测量的最大强度的峰位处。 在分析低能量（<1keV)谱峰时，试样和标准物质的峰位和峰形状可能不同，此时，应选择一个合
适的分析方法（见附录C)。
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