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 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 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T15244—2013 前言 本标准按照GB/T1.1—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—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)； 一增加了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—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 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/T152442013 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/T4930一2008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。Ba2NaNb,Ois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 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 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1h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。 7.2测量条件 7.2.1加速电压 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。人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（PB），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/T28634—2012规定。 Z≥30时，推荐使用20kV～25kV；分析原子序数Z≤11的轻元素时，加速电压一般选用10kV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10kV时这些元素的K线不能被 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20kV，以确 保被分析元素至少有一条×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7kV～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。 7.2.2束流 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 般不大于1×10-8A。 用Si(Li)能谱仪分析时，通常选择0.5×10-A2×10-A。对稳定的玻璃试样，可以在较大束流 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50mm²、80mm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。 7.2.3电子束直径 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20μm，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100mm×100mm，在5000倍 的放大倍率时，电子束在试样上的扫描范围为20um×20μm；在2000倍的放大倍率时，电子束扫描范 围为50μm×50μm。 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 3