ICS 71.040. 40 G 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T15244—2013 代替GB/T15244—2002
微束分析 硅酸盐玻璃的定量分析
波谱法及能谱法
Microbeam analysis Quantitative analysis of silicate glass by wavelength dispersive X-ray spectrometry and energy dispersive X-ray spectrometry
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/T15244—2013
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T15244一2002《玻璃的电子探针定量分析方法》 本标准与GB/T15244一2002相比主要内容变化如下：
-增加了标准样品的选择原则（见5.1和5.2）；删除5.3中（K-44)和(K-45)； -增加了试样制备后的要求（见6.1）；修改了试样和标准样品蒸镀导电膜的具体要求（见6.3）；修改了仪器定量分析前开机时间的要求（见7.1.1）；增加了“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”（见7.14）； -加速电压选择中增加了过压比的要求，修改了不同原子序数的加速电压选择方法（见7.2.1）；增加了硅漂移能谱仪（SDD)的束流选择方法（见7.2.2)； -增加了用电子束扫描的方法分析不稳定玻璃（见7.2.3）；修改了X射线线系的原子序数选择范围（见7.2.4)；增加了SDD能谱仪的测量条件（见7.3.3）； -增加了X射线强度在测量时间内变化量小于1%的要求（见7.3.5）； -增加了轻元素的差值法测量（见8.2）；增加了无标样EDS定量分析方法（见8.4）。
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：中国科学院上海硅酸盐研究所。 本标准主要起草人：李香庭、曾毅、吴伟。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为：
GB/T15244—-2002。
I GB/T15244—2013
微束分析硅酸盐玻璃的定量分析
波谱法及能谱法
1范围
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。
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/T4930一2008电子探针分析标准样品技术条件导则 GB/T17359一2012微束分析能谱法定量分析 GB/T17366矿物岩石的电子探针分析试样的制备方法 GB/T28634一2012微束分析电子探针显微分析块状试样波谱法定量点分析
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
场致迁移field-inducedmigration 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silicateglass 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ionmigration 在电子束照射下，试样中某些元索的离子向电子束轰击点移动的现象。
3. 4
迁移组分migrationcomposition 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dynamicmeasurement 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。
1 GB/T15244—2013
3. 6
辐射敏感度radiationsensitivity 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仪器设备及材料
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。 4.2真空镀膜仪。 4.3超声波清洗设备。 4.4液体导电胶或者双面导电胶带。 4.5试样研磨及抛光设备。 4.6光学显微镜。 4.7 镀膜碳棒或者碳纤维。
5标准样品
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/T4930--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。BazNaNbsOis和KNbO：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试样
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20nm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20nm左右。
注：20nm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
颤色确认，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20nm。
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分析步骤 7.1仪器准备 7.1.1仪器(EPMA、SEM及EDS等)开机30min以上，使其工作状态稳定。
2 GB/T15244—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。 7.2.4特征X射线
分析元素的原子序数Z为11～30时，通常选用K线系。 分析元素的原子序数Z为29～71时，通常选用L线系。 分析元素的原子序数Z为72～92时，通常选用M线系。 当分析的轻元素Kα线与某些重元素的L线或M线互相重叠时，或者其他分析元素的线系之间的
谱峰重登时，可选用互相不重叠的其他线进行分析。
注：特征X射线的选择见GB/T17359—2012。 7.3测量步骤 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/T17359--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5s～10s，背底的测量时间约为3s～5s。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2500CPS～5000CPS时，活时间一般用 50s~100s。大面积SDD能谱仪的输出计数率较高，测量时间一般用10s～50s。 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索平均值，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。
8X射线强度测量和校正计算方法
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）、$（p2)、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土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，例如金属钻（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。
9分析结果的发布
定量分析结果的报告至少包含如下信息： a）2 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；
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。
心
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参考文献
[1] 李香庭，钱伟君，高建华.玻璃的EPMA定量分析.电子显微学报，1989，8（4). [2] 李香庭.不稳定样品的EPMA分析.电子显微学报，1994，13(1). [3］李香庭，钱伟君，高建华.SiO2-PbO玻璃的EPMA定量分析方法电子显微学报，1995,14
(5).
[4]JMatousek,VHulinsky,RMetselaar,JCorish.QuantitativeAnalysis of Multicomponent Silicate Glass by.ElectronMicroprobe.Pure&Appl Chem.1990,62.
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