以下这些这些资料均可查我们的网站。订购的标样应该按照分析标准的要求订购，以便能起到更好的作用。现附上有关的几部分资料：

1、 按国家标准，SEM-EDS应该配备那些检验标准样品；

2、 为什么S1000是最佳的放大倍率和测长标样？

3、 为什么必须选用EDS12？

4、 扫描电镜实验室认证与检验的的基本情况简介

1、什么是扫描电镜必须的最低配置的标样

扫描电镜的基本性能包括形态、成分和某些结构信息的测定。现在已有下列多个国家标准对这些性能的检验和测定有所规定：

   JJG550-1988  《扫描电子显微镜国家计量检定方法》

GB/T 20726-2006  《半导体探测器能谱仪通则》

GB/T 25189-2010《微束分析 扫描电镜能谱仪定量分析参数的测定方法》

GB/T 17359-2012/ISO 22309:2006 《微束分析 能谱法定量分析》

GB/T 17359-1998  《电子探针和扫描电子显微镜X射线能谱定量分析通则》

GB/T 27788-2011/ ISO 16700：2004、2016《微束分析 扫描电镜 图像放大倍率校准导则》

JJG(教委)010-1996《分析型扫描电子显微镜检定方法

GB/T 19501 《电子背散射衍射分析方法通则》

在仪器验收时，每个仪器厂家也都较为认真地执行了这些标准，并进行了必要的检测。但是，由于扫描电镜的合同中缺少有关标样及其检验的约定，几乎极少见到厂家提供日常检验用的标样。在验收后，用户更无法按照标准规定，检验自己的仪器性能和状态。这与电子探针的合同形成了鲜明的对照，在电子探针合同中，标样是一项标配的内容。

根据最近“中华微束分析技术平台”上最近提出的《扫描电子显微镜基本性能测定方法》的建议稿，对于扫描电镜（含电子探针）应该在一、两年内至少进行如下表所列的一些检验，并同时准备相应的检定用标样。因此 Au-C纳米分辨率标样、S5000或S1000放大倍率和测长标样、EDS12能谱组合标样、背散射分辨标样和（单晶硅或单晶镍标样）等是每台扫描电镜必须标配的最低配置标样。

对于扫描电镜的能谱（EDS）有较高的元素定量分析要求的仪器，或扫描电镜配备了波谱仪的仪器，标样的配备则需要按照电子探针仪的要求，配备更多的成分组合标样，如金属组合标样、氧化物组合标样、硫化物组合标样、稀土组合标样、矿物组合标样等。                                               

扫描电镜（包括电子探针）的几个必检性能项目和所用标样 

周剑雄（zhoujx20@sina.com）

从上来看，S1000是扫描电镜检验的首选。

2、为什么S1000是目前国内外最佳有证标样

----扫描电镜、电子探针最佳的

放大倍率校准标样和测长标样

在一些资料中，我们可以偶然见到极少的商品性的放大倍率校准标样或测长标样的介绍，由于多数不是为扫描电镜和电子探针专用，或是很多年前的老产品，因而有一些致命的弱点，如：

l 多数加工工艺十分落后陈旧；

l 有的可能是不导电的，或导电膜成分单一，图像效果差。

l 多数是单向的，只有几条线，或像个单向光栅，不适合于扫描图像的双方向检查，也满足不了放大倍率校准导则的基本测量要求。

l 或对电子束过敏，在电子束下易于变形，不耐用；

l 或缺少有关检测报告或相应的证书，或检测水平不高，溯源依据不足；

l 使用功能单一；或只适合于高倍时使用，低倍下无法观察。

l 或价格奇贵；

S1000作为普及型的、扫描电镜和电子探针专用的、以最现代化的技术加工的放大倍率校准标样或测长标样，完全克服了上述缺点，具备了为每个扫描电镜和电子探针实验室所拥有的条件：

1、 拥有最现代的加工工艺，研制技术本身具有足够的精度（误差小于5nm）保证其质量；

2、 底层镀有纯钛层，表面有120nm厚的Au膜，可称之为拥有特厚金层，不仅可长期稳定保存，而且具有极其良好的导电性和图像反差；

3、 具有格栅状双向结构，与早期使用的初级铜网结构相似，是国内外唯一的可以同时对任意两个垂直方向上的扫描电镜、电子探针的图像的放大倍率进行检查或校正的标样；

4、 有德国PTB国际最权威的计量型原子力显微镜的测量研究报告和研制者的研制报告正式发布（见“扫描电镜测长问题的讨论”一书），即采用目前国内外精度最好、可溯源的检测方法，有可靠的文献依据；

5、 S1000曾经过我国国家计量研究院的多次检验测试，并多次获得合格证书；

6、 是GB/T 27788-2016“微束分析－扫描电镜－图像放大倍率校准导则”标准推荐使用的校准标样；

7、 S1000早在2005年通过全国微束标委会的有关专家评审通过，具备报批国家标准样品的资格，并且已经过国内外众多用户近十年的使用，证明其质量优良；

8、 公开出版的“扫描电镜测长问题的讨论”专著实际上是一本S1000的综合性的研制报告；这也是这类标样中的唯一；

9、 价格低廉，易于保存、易于普及到每个扫描电镜和电子探针实验室；

10、 功能多，用途多：

（1） 可用于同时对任意两个垂直方向上的扫描电镜的图像的放大倍率进行检查或校正，是校准从10×～100,000×及以上范围的图像放大倍率的最有效的图形标准样品；是执行GB/T 27788“微束分析－扫描电镜－图像放大倍率校准导则”一个精准的校准标样；

（2） 可直接用于同一量级物体，毫米量级到纳米量级长度的精确比对测量，是执行GB/T 16594 和GB/T 20307 微米和纳米测量的一个不能缺少的精准的度量工具；

（3） 可用于对图像的X、Y方向上的畸变和边缘的畸变进行校验，是评价扫描电镜图像质量的一个重要工具；

（4） 对样品台倾斜角和电子倾斜以及旋转调整功能的检验也有较好的作用；

（5） 利用标样上的“点子”图像，可对电子束作漂移检验和样品台复位检验。

参考标准：

GB/T 27788“微束分析－扫描电镜－图像放大倍率校准导则” （也适用于电子探针）

GB/T 16594 “微米级长度的扫描电镜测量方法通则” （也适用于电子探针）

GB/T 20307 “纳米级长度的扫描电镜测量方法通则” （也适用于电子探针）

S1000标样采用最新型包装，可悬浮于弹性膜盒的两层高弹性的膜中，使其在运输、保存等过程中免受损坏，并可使您对标样的美观性一目了然，只需打开盒盖即可取出标样。

3、S1000扫描电镜（电子探针）放大倍率和测长标样的最新一组照片（简要介绍）

S1000扫描电镜放大倍率和测长标样是采用微电子技术加工的微纳米光栅模板产品外形为6x6mm的单晶硅片，厚度0.6mm,表面有多种微米、纳米的双向金线条，其图形见右图所示，共有八个不同尺度主要光栅区。是目前国内外唯一一个最适宜扫描电镜放大倍率校准和微纳米长度测量的标准样品：

1、可从最低20倍开始检验放大倍率

2、可以实现任何倍率下的双向的检验

3、校准精度高

下面8张照片显示了在不同放大倍率下的漂亮图形和长度的绝佳精度（放大观察，蔡司电镜）。这再次说明，标样的无比优良和扫描电镜（电子探针）测长的有效性和精确的程度。

测量比对用标准是美国NIST SRM 2800 microscope magnification standard.

4、几种常见放大倍率和测长标样比对表

  S1000和S5000自10年前问世以来，受到广大扫描电镜和电子探针实验室的欢迎，几乎成为大家的唯一选择（详细资料请查阅“扫描电镜测长问题的讨论”一书），但有时还是碰到一些不太熟悉仪器性能的人询问，是否可以用很传统的铜网？也有人问是否可用栅网。为此，我们在这里以最简单的比对形式回答如下。从中不难看到，差别实在是太大了，实际上铜网和光栅都是三四十年前扫描电镜和电子探针刚出现时候的用品，是一些原本有其他用途的代用品而已，现在应该早就淘汰了。

由此可以得出如下结论：

1、光栅和单向刻线类样品，尺度单一，只具有极为简单的功能，不适用于扫描电镜和电子探针放大倍率的校正和测长比对；

2、铜网最关键是太粗糙，满足不了扫描电镜和电子探针的基本要求；

3、S1000和S5000是双向线条图形，尺寸参数从2000微米至1微米都有，

加工精细，长期稳定性好，调节范围广泛，是最佳选择。

4、其他图形式的样品，圆形、方块、三角等，由于边界很难确定，其大小在不同反差下差别太大等原因，通常也不适合于应用。

S1000/S5000示意图      铜网照片         光栅的高倍照片      其他图形式样

部分信息来源：www.microbeam.com.cn  zhoujx2001@sina.com也可查 “扫描电镜测长问题的讨论”一书。

EDS12是扫描电镜上能谱检验的首选。

 5、X射线能谱仪检验标样EDS12新说明

----选用EDS12的理由

这是一套根据GB/T 20726-2006 / ISO 15632:2002“半导体探测器X射线能谱仪通则”、GB/T 25189-2010/《微束分析 扫描电镜能谱仪定量分析参数的测定方法》和 GB/T17359《电子探针和扫描电子显微镜X射线能谱定量分析通则》等国标或国际标准的有关规定，建立的一套组合标样，用于：

l 能谱仪的性能检验，包括分辨率和仪器效率等

l 无标样定量的准确度检验

l 能谱与波谱联用时的定量分析准确度检验 

 参见 www.microbeam.com.cn 中华微束分析技术共享平台  或联系zhoujx20@sina.com

MICROBEAM ANALYSIS STANDARDS

电子探针、扫描电镜分析用标准样品

X射线能谱仪半导体探测器的检验组合标样（EDS 12）

根据GB/T 20726-2006/ISO 15632:2002“半导体探测器X射线能谱仪通则”的国标－国际标准的有关规定，对于能谱仪分辨率特性的检验，随着探测器的发展作出了新的规定：即除了应测量Mn-K峰的半高宽外，还应测量C-K和F-K峰的半高宽，并对测量所选用的样品和具体条件作了非常具体的规定：

“样品应采用密封的⁵⁵Fe源来测量锰的Ka线，采用聚四氟乙烯（PTFE，Teflon）片或泊片测量碳和氟的K线。…用来测定碳和氟的K线的聚四氟乙烯片替代品可以分别使用玻璃碳和含氟矿物，如CaF2。”同时还要求用抛光、平整、洁净的镍或铜样品” 对“能量与仪器效率相关指标L/K比值的确定”。 

这个标准的统一执行将会带来以下几个有益的效果：

便于用户可以更好地对比和检验各个能譜厂家产品的优劣。

有利于用户对正在使用中的能谱仪进行统一的仪器自检，及时了解仪器的状态，有利于分析测试参数的及时调整。

因此，每个实验室自备一套能谱仪性能检验的标样十分必要。为满足这一需求，我们特研制了这一组合。该套样品中包括有以下四类标样组成，即：

聚四氟乙烯；C12 (C₂F₄)n                                  

电解锰（或MnO2）；J24 Mn: 99.99

氟化钙（CaF）K50 Ca: 51.33   F: 48.67   T: 100.00

玻璃碳（或金刚石）C4 C:100.00                   聚四氟乙烯结构

由于该标准同时还规定了对探测器还应使用Ni和Cu标样对“能量与仪器效率相关指标L/K比值的确定”，即该组合中还应使用：

铜标样 J11 Cu: 99.99

镍样标 J12 Ni: 99.99                                                 

钴标样（强度校正用） J19 Co: 99.99  

硅标样 J13 Si: 99.999

此外，BN和PbS也常常为许多用户用作检验EDS超轻元素分析和谱峰剥离的检验。

碳化硼 C6 BN B: 43.56  N: 56.44 是很稀罕的单晶，用于检查超轻元素的分析能力

10、方铅矿 K51 GSB A70070-92 PbS  Pb: 86.35  S: 13.06是标准的天然矿物，

用于检查Pb和S的分辨能力

根据GB／T 25189—2010“微束分析扫描电镜能谱仪定量分析参数的测定方法”的要求，至少还应该选择下面两个样品，分别检验金属和氧化物硅酸盐的分析正确性，其中，一个是不锈钢（J64），一个是橄榄石（K21），也是必须的：

11、镁橄榄石 K21 GSB 01-1415-2001  (Mg,Fe,)₂SiO₄  

    SiO₂: 41.42  MgO: 49.35  FeO: 8.80  MnO: 0.11   NiO: 0.34  CaO: 0.11

    Si: 19.36  Mg: 29.76  Fe: 6.84  O: 43.73  Mn: 0.09  Ni: 0.27

  Ca: 0.08  T: 100.13

12、不锈钢合金J64 GSB A70101 Fe-Cr   C: 0.51  Si: 1.18  Mn: 0.50   P:  0.001

 S:  0.045  Ni: 11.70   Cr: 9.92    Mo: 0.79  V:  0.47   Ti:  0.72   (余量为铁other Fe)

上述标准样品的编号参见”中国地质科学院…..周剑雄等人编制的国家标准GB/T 17359  《电子探针和扫描电子显微镜X射线能谱定量分析通则》的标样和研究标样两个附录

能谱分析的主要执行标准：

GB/T 17359  《电子探针和扫描电子显微镜X射线能谱定量分析通则》

GB/T 20726-2006  《半导体探测器能谱仪通则》

GB/T 25189-2010/ 《微束分析 扫描电镜能谱仪定量分析参数的测定方法》

GB/T 17359-2012/ISO 22309:2006 《微束分析 能谱法定量分析》

MICROBEAM ANALYSIS STANDARDS

电子探针、扫描电镜分析用标准样品

标样安装图

2014-2015版

能谱组合12固定组合标样

φ25×10 mm的15孔台安装

其次是放大倍率标样，

6、国内许多实验室通常就是订购4个标样： 

2017年的S1000和EDS12新用户

本名单显示：越来越多的扫描电镜和电子探针实验室开始重视

图像和能谱的性能检验及其标样，但这与国内扫描电镜、能谱和

电子探针的每年数百台（400台以上）增量相比，应算微不足道。

备注：1、S1000和EDS12是分别用于扫描电镜放大倍率校准和X射线能谱仪性能检测的标样;

        2、X射线能谱仪定量分析用成分标样的用户不包括在此名单中；

       3、个别数据可能有些出人，但已大体上能说明S1000和EDS12开始受到大家的重视，

           这与数年前的情况有较大的不同。（参见“扫描电镜测长问题的讨论”一书）

                                              欢迎登陆www.microbeam.com.cn查阅

合同实例

MICROBEAM ANALYSIS STANDARDS

电子探针成套标样制备合同稿

甲方：XXXXXXX-（扫描电镜）

乙方：北京齐傲泰矿产与环境科技有限公司

甲乙双方经过协商，就甲方购置乙方的X射线和电子束分析用标准样品达成以下协议：

价格：

二、安装 （拟组合成2个标样台，标样品种及具体说明见附页2－22页）

1)  2、4标样：用15孔φ25×9 mm铜台安装

        2)  1、3、5标样：用φ25×9 mm的4孔铜台安装； 

三、其它

提供时间：根据要求，为合同签订后10天即可提供。

付款时间：在提供前付款。

收款单位：北京齐傲泰矿产与环境科技有限公司

开户银行：华夏银行北京首体支行

帐    号：4045 200 001 819 100 036 719  

提供普通技术服务发票。

发票抬头：东北大学

邮寄地址：中国  沈阳老校部。张宁13514208680。

                                 E-mail:zjx@cags.net.cn

                                       Zhoujx2001@sina.com

                                 Tel: 6899 9529(O)  13910386417

                              北京齐傲泰矿产与环境科技有限公司

                            北京百万庄26号矿产资源所 100037

                                                           2016/01/6

7、关于扫描电子显微镜实验室

认证与认可问题的探讨

-------也适用于电子探针实验室

本文的一些主要内容，最早发表于2006年，首次在国内外明确提出了扫描电镜实验室必须进行计量认证和认可的意见，并提出了具体实施的措施。因为这是扫描电镜实验室最最基本的问题，若干年过去了，许多实验室开始有了不同程度的认识提高，但仍有许多实验室未能引起足够的重视。这里我们再次强调一些其中的问题，或许仍是非常有益的。

l 扫描电镜实验室的认证和认可是怎么回事？

l 扫描电镜实验室进行认证和认可有什么作用？

l 每个扫描电镜实验室都需要认证和认可吗？

l 目前我国扫描电镜实验室的认证和认可的概况如何？

l 扫描电镜缺少认证的状况已产生的严重后果是什么？

l 扫描电镜实验室认证和认可有哪些标准文件可供执行参考？

l 扫描电镜实验室有哪些项目(执行标准的能力)可以申请呢？

l 扫描电子显微镜能测长吗？

l 扫描电镜测长的三个基本条件是什么？

l 我们国内是否已具备这三个测长的基本条件？

l 国内未能开展扫描电镜测长的原因何在？

l 为什么说长度标准器是测长的关键？

l 我国是否已有扫描电镜用的长度标准器？

l 仪器检验或验收扫描电镜时用什么样的长度标准器？

l 扫描电镜对长度标准器的基本要求是什么？

l 扫描电镜测长的常用方法标准有哪些？

l 通常的扫描电镜测长范围和不确定度是多少？

l 何为“扫描电镜检定规程”？

l 扫描电镜应自检还是由计量部门来检定？

l 按照扫描电镜的检定规程，扫描电镜应作哪些必要的检定？

l 在上述检定中，哪些是关键的检定内容？

l 电子探针具有扫描电镜的功能，那么电子探针的检定内容有什么不同吗？

l 分析扫描电镜的检定内容如何？

l 在分析扫描电镜检定中，应准备哪三类必需的标准样品？

l 电子探针和扫描电镜有哪些标准方法和技术规范供使用？

0  前言

扫描电镜本身的最大功能是可以快速、有效地进行微米和纳米物质的两维或三维的形态观测和研究，分辨力高，观察直观，适用样品的范围广，仪器普及度高。扫描电镜中的许多附加功能，如X射线能谱分析系统可进行化学成分的快速定性和定量分析，背散射电子衍射图像分析系统可进行晶体结构分析，使扫描电镜如虎添翼，成为一种可以同时进行微区形态、成分和晶体结构综合分析的理想仪器。因此，在高科技研究和国民经济的许多重要部门，如电子工业、金属非金属和特种新材料、航天航空和军事科学、国家安全、生物医学以及地质学等部门都有着广泛的应用。

那么，如此重要的扫描电镜实验室如何进行实验室的认证与认可的问题就摆在每个实验室的面前。本文拟用问答形式来简单地讨论这个问题，其所讨论的问题主要集中在扫描电镜作为图像观测性能的认证与认可，因为这是本文集“扫描电镜测长问题的讨论”中最基本的问题，但也少量涉及扫描电镜其他性能的认证的有关问题。

1  扫描电镜实验室认证和认可是怎么回事？

有人说，很奇怪，我从来就没听说过扫描电镜实验室要进行认证和认可。甚至还有人说，不进行计量认证和认可，我们的实验室天天运转得不也很好吗？这里首先要讨论的是，扫描电镜是不是一个提供计量型数据的仪器，从下述许多问题的讨论看来，答案是肯定的。扫描电镜实验室可以提供多种分析测试数据，即使是扫描电镜只用作照相，图像上的放大倍率的准确程度也总得有个计量性的检验。更何况扫描电镜通常有X射线能谱仪附件，要进行元素的成分分析，要提供定量的分析结果，更有进行必要的计量认证和实验室认可。

从认证和认可的角度来看，扫描电镜实验室与其他分析测试实验室具有完全相同的共性，只是分析测试的项目有差异罢了。

2  扫描电镜实验室进行认证和认可有什么作用？

实验室认证和认可的主要内容包括组织管理、质量体系及其审核与评审、人员素质、设施与环境、设备与标准物质、量值溯源和校准、校准和检验方法、样品管理、档案、证书和报告等。其核心是使实验室建立起一个分析测试数据的质量保证体系。在建立和完善这个质量保证体系的过程中，不仅仅在人员素质和技术方法上高标准严要求，更重要的在质量管理上，即对质量保证体系的运作上要有很严格的要求，即要把实验室的一切活动达到程序化、文件化和规范化的要求。这将会大大提高实验室人员的分析水平和分析数据的正确性，以保证扫描电镜实验室执行国家标准的能力，这是做好任何分析检测工作的根本。换句话说，认证和认可是提高扫描电镜实验室分析测试水平的一个重要途径。扫描电镜的校验和检验仅仅是认证和认可工作中的一项关键性的技术工作。

3  每个扫描电镜实验室都需要认证和认可吗？

从以上两个问题的答案中已不难知道，每个扫描电镜实验室都需要认证和认可。或者说每个扫描电镜实验室都应积极参与实验室的认证和认可，放弃参与就等于放弃学习和提高的机会，应是十分遗憾的事。有些实验室因为确实太小，或分析任务极为单调，即便如此，也应详细地了解扫描电镜实验室认证和认可的细节，为认证和认可创造必要的条件。

4  目前我国扫描电镜实验室的认证和认可的概况如何？

目前，我国拥有2000扫描电镜实验室。近年来年增长量保持在150--200台左右，年支出在5亿人民币左右，是一个特别重要的新兴领域。十多年以来，我们虽然已在扫描电镜计量检定规程、标准测量技术方法和实物标准样品等方面做了大量工作，在扫描电镜实验室的认证和认可方面收效甚微。多数扫描电镜实验室忽略了这一工作，少数实验室虽然进行了认证，但执行的项目或检验的要求都相当宽松。严格地说，直至目前我国几乎没有一个实验室按照现已公布的国家标准进行过较为认真的认证或认可。

5  扫描电镜缺少认证的状况已产生的严重后果是什么？

概括地说，下列几个严重的后果难道不值得我们深思吗：

（1） 由于缺少扫描电镜严格认证的要求，也使历年来进口的扫描电镜等仪器缺少严格的进口检验，使仪器在进口时就留下许多先天不足，如放大倍率不准，图像严重畸变、电子束束流不稳等，也使大多数扫描电镜配上X射线能谱仪后，无法进行准确的定量分析。即最终是使新近进口的仪器水平下降，满足不了我们分析测试的需求。外国厂商可随心所欲地降低成本（质量），赚取利润，我们却花费了大量的外汇买不到所需要的仪器，这个损失是十分巨大的。周剑雄先生曾经在多种场合说过，在20世纪80年代我们可以买到能进行定量分析的扫描电镜和X射线能谱的组合，但在21世纪新近进口的数百台仪器中，几乎很难找到这样的组合。但是，如果我们完善了扫描电镜检验规程，并执行这些规程，不仅使我们的仪器在日常工作中保持良好状态，而且也为进口仪器的严格把关提供了重要的前提。

（2） 由于扫描电镜实验室没有进行严格的认证认可，扫描电镜实验室的分析水平普遍低下。因而使人们通常认为扫描电镜就是一个放大的照相机，只照照相而已。进行成分分析时，也只是做些定性分析而已。这是目前国内80%以上扫描电镜实验室的现状。难道我们花费200～400万元/每台的扫描电镜仪器就只能做这样的工作吗？其实，扫描电镜是最佳的微米、纳米测长的计量仪器、是最佳的微区化学成分主元素定量分析的仪器，是每个实验室经过认真认证和认可的提高都可以做到的事。

（3） 由于扫描电镜实验室水平普遍低下，因此扫描电镜的仪器使用效率和解决科研生产等有关国民经济的实际问题的能力受到许多限制，使这一大型仪器所产生的效益受到严重的影响，使我国每年在这一领域的巨大投资所获得的实际回报十分有限。

以上这些严重的后果虽很难用准确的经济数字来表达，但可以毫不夸张地说，损失量绝对不是可以用千万元或亿元来计算的。反之，如果我们在扫描电镜实验室进行实验室的认证与认可方面专门投入一个小小的力量，将可获得巨大的收益。这正是我们多年来进行这一方面工作的初衷。

6  扫描电镜实验室认证和认可有哪些标准文件可供执行参考？

目前，扫描电镜实验室认证和认可已有许多标准文件可供执行，按分析测试的目的可有以下几类，现分别列举如下：

（1）常用的与扫描电镜测长直接有关的标准有以下几个：

l 微米级长度的扫描电镜测量方法（GB/T 16594-94）

l 金覆盖层厚度的扫描电镜测量方法(GB/T 12334-2001)

l 纳米级长度的扫描电镜测量方法(国家标准讨论稿)

（2）常用的与扫描电镜检定规程有关的标准有以下一些，主要用于扫描电镜的检定和校验，包括分辨力的检验和放大倍率的校验。

l 扫描电子显微镜试行检定规程(JJG 550-88)

l 分析型扫描电子显微镜检定规程（JJG 011－1996）

l 电子探针分析仪的检测方法（GB/T 15075-94）

l 微束分析－扫描电镜－图像放大倍率校准导则（GB/T   2012  ）

（3）常用的与扫描电镜分析测试应用有关的标准有以下一些，其中，如山羊绒、绵羊毛及其混合纤维定量分析方法和沉积岩中自生粘土矿物扫描电子显微镜及X射线能谱鉴定方法等在实际使用中收到了良好的效果。

l 山羊绒、绵羊毛及其混合纤维定量分析方法（GB/T 14593-93）

l 黄金制品镀层成分的X射线能谱测量方法（GB/T 17723-99）

l 沉积岩中自生粘土矿物扫描电子显微镜及X射线能谱鉴定方法(GB/T 17361-2010)

l 黄金饰品的扫描电镜X射线能谱分析方法(GB/T 17632-98)

（4）常用的与扫描电镜分析间接有关的标准有：

l  电子探针分析标准样品通用技术条件（代替GB/T 4930-85）

l  电子探针定量分析方法通则GB/T 15074-94

l  玻璃的电子探针分析方法GB/T 5244-94

l  稀土氧化物的电子探针定量分析方法GB/T 15245-01    

l  硫化物矿物的电子探针定量分析方法GB/T 15246-01    

l  碳钢和低合金钢中碳的电子探针定量分析方法GB/T 15247-94    

l  硅酸盐矿物的电子探针定量分析方法GB/T 15617-01    

l  金属及合金电子探针定量分析方法GB/T 15616-95    

l  电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则GB/T 17359-2012   

l  钢中低含量Si、Mn的电子探针定量分析方法GB/T 17360-98    

l  黄金制品的电子探针定量测定方法GB/T 17363-98    

l  金属与合金电子探针定量分析样品的制备方法GB/T 17365-98    

l  矿物岩石的电子探针分析试样的制备方法GB/T 17366-98    

l  船舶黑色金属腐蚀层的电子探针分析方法GB/T#17506-98  

严格来说，每个配X射线能谱仪的扫描电镜实验室，都应在不同程度上掌握上述标准，或应严格执行这些标准。

7  扫描电镜实验室有哪些项目(执行标准的能力)可以申请呢？

简单地说，扫描电镜实验室可以有三大方面的分析测试项目可以申请：

(1)微米、纳米尺度的测长分析。

(2)化学成分分析。

(3)各种材料的分析检验方法。

具体答案可从上一个问题的回答中找到，这里不再重复。

8  扫描电子显微镜能测长吗？

回答是肯定的。扫描电镜本身的唯一功能不仅仅是用作微区放大，而且可以进行微米、纳米微小尺度计量测量。目前在国内能测量纳米长度的仪器虽然有多种，然而具备真正意义的纳米计量测量条件的仪器不多。在测量的同时又能直接显示纳米物体形态，而且有合理、合法的标准器、有计量检定规程，可以实现计量溯源的仪器非扫描电子显微镜莫属。

换一句话说，扫描电镜不仅能测长，而且理应成为许多实际测长应用领域中最佳的测量工具。

9  扫描电镜测长的三个基本条件是什么？

扫描电镜能否作为测长计量仪器所必需的三个条件是：

(1)必须有扫描电镜的计量检定规程

计量检定规程应对与扫描电镜测长有关的仪器参数，如扫描电镜分辨力的、图像放大倍率等进行校验或校准并对重复性的确定，以及图像畸变或线性失真度的校验等作出明确的规定，只有通过计量检定的扫描电镜才可以用于精确测长。

(2) 必须有扫描电镜的长度测量的标准方法

标准方法规定扫描电镜在测长时应遵循的步骤及应注意的一些问题，只有严格按照标准方法的规定执行，才可能将测量的长度值追溯到长度基准。

(3)必须有扫描电镜测长用的长度标准器

在扫描电镜计量检定时所进行的图像放大倍率校准和在测长标准方法规定的实际测量过程中都必须使用长度标准器。如2004年通过审查的三个栅网标准样品（栅网的大小分别为12.50μm（G125）、25.00μm（G250）、62.50μm、82.50μm、125.00μm、165.00μm（G4））和正在研制的其他微米和纳米量级的长度标准器品就是这样的长度标准器。它是这三个基本条件的核心。

10  我们国内是否已具备这三个测长的基本条件？

总的说来，国内已初步具有这三个条件，可以进行扫描电镜的测长测量。

从20世纪70年代起，国内外就开始在这些方面进行了探索，我们国内的微束分析界也已先后在上述三个方面做了许多工作，已配套制订并发布了相关的国家标准。早在1988年我国就正式发布了“扫描电子显微镜试行检定规程”（JJG550-1988），1995年又发布了“电子探针分析仪的检测方法” （JJG901-1995）， 1996年国家教委重新修订后颁布了 “分析型扫描电子显微镜计量检定规程”（JJG 010－1996），对扫描电镜的计量检定做了较好的规定，实际上在这些规程中都已经对扫描电镜的分辨力校准和图像放大倍率校准等与测长有关的仪器调整要求作了较为明确的规定。1996年和1997年又先后发布了扫描电镜的长度测量方面的两个标准方法,即“微米级长度的扫描电镜测量方法”（GB/T 16594-1996）和 “金覆盖层厚度的扫描电镜测量方法”（GB/T 17722－1997），为扫描电镜的测长又进一步提供了标准方法的依据。其后1999年又发布了扫描电镜的微米级图形标准，其中已经提供了一个方向的2μm标准微尺，2004年又通过了两个扫描电镜分辨力标准样品和三个栅网标准样品（栅网的大小分别为12.50μm（G125）、25.00μm（G250）、62.50μm、82.50μm、125.00μm、165.00μm（G4）），并正在研制其他微米和纳米量级的长度标准器。至此，我国实际上已初步具备了扫描电镜作为长度计量器具的三个基本条件。但是，遗憾的是，这些工作因种种原因而未受到应有的重视并推广使用，甚至很少有人知道这些标准的存在，更少有人去严格执行，未能产生较好的科研效益和经济效益。

11  国内未能开展扫描电镜测长的原因何在？

我国扫描电镜测长工作的滞后有以下三个方面的原因：

(1)缺少扫描电镜用的长度标准器品、扫描电镜分辨力标样和扫描电镜畸变校正用标样是一个直接的关键的因素。虽然国内较早考虑制订了各种检定规程或标准方法，但由于标准样品的长期缺少，在实际中无法执行。

(2)缺少大量的测长分析的实践和研究报告的发表，缺少必要的学术讨论，缺乏对分析技术方法深入研究的氛围。是导致我国扫描电镜测长发展不快的另一个重要原因。

(3)在计量的管理方面的某些误导限制了标准样品研制的积极性。实验室认证的某些缺陷也是造成目前现状的重要原因。

12  为什么说长度标准器是测长的关键？

扫描电镜测长方法是一种直接比对法，必须与标准样品进行实时的比对并进行修正计算。此外，在对扫描电镜作计量检定和图像放大倍率校正时都必须有长度标准器品。没有或缺少长度标准器品是无法进行此项工作的。我国扫描电镜测长工作的长期滞后的关键就在这里。即使在无标样长度测量分析时，也是将长度标样数据事先储存在计算机内，分析时直接调用。长度测量结果和标样的选用关系很大。计量认证等分析检验报告的数据，必须使用标样才有效。长度标准器品在实验室的计量认证、ISO的质量认证及实验室认可等考核中，是必不可少的。2004年审查通过的三个栅网标准样品（栅网的大小分别为12.50μm（G125）、25.00μm（G250）、62.50μm、82.50μm、125.00μm、165.00μm（G4））就是这一类的标样。目前正在研制并接近完成的系列长度标准器品，包括S1000、S1000T、S500、S500T、S200等亚微米标准器也将很快能提供使用。

13  我国是否已有扫描电镜用的长度标准器？

回答不仅是肯定的，而且应该说我们自己研制的长度标准器要比国外已有的有许多优越性。它们都具有双向的条纹状的图形，具有从低倍到高倍连续观察、可溯源到长度物理量基准等其他国内外长度标准器不完全具备的特点。2004年审查通过的三个栅网标准样品（栅网的大小分别为12.50μm（G125）、25.00μm（G250）、62.50μm、82.50μm、125.00μm、165.00μm（G4））就是这一类的标样。目前正在研制并接近完成的系列长度标准器品，包括S1000、S5000等微米、亚微米标准器也将很快能提供使用。它们将具有更完美的优点（详见本论文集中的相关论文）。

14  仪器检验或验收扫描电镜时用什么样的长度标准器？

无论是扫描电镜检验或验收，还是扫描电镜测长，其本质都是一种直接比对法，必须与标准样品进行实时的比对。可以用作这类检验工作的标准器很多，本文集的有关ISO16700标准中的附录A列举并推荐了许多国际上常用的一些标准器，遗憾的是我们国内几乎根本不了解这些情况，也基本上没有一个实验室使用过这些标准器。更遗憾的是在通过这个由我国专家审查的标准文件时，竟然遗忘了我国事实上也有此类标准样品。

由于上面提到过的原因，我国研制的长度标准器都具有双向的条纹状的图形，具有从低倍到高倍连续观察、可溯源到长度物理量基准等其他国内外长度标准器不完全具备的特点，我们建议必须使用三个栅网标准样品（栅网的大小分别为12.50μm（G125）、25.00μm（G250）、62.50μm、82.50μm、125.00μm、165.00μm（G4））和S1000、S1000T、S500、S500T、S200等亚微米标准器（详见本论文集中的论文12和13）。

15  扫描电镜对长度标准器品的基本要求是什么？

周期性线距结构、光栅或网格样品是对如光学显微镜、电子显微镜或扫描探针显微镜等图像系统进行放大倍率校准和空间变形评定的最好的长度标准器品。如果线距结构是使用可溯源的方法测量的，那么该线距结构对图像系统的校准就是可溯源的。

作为一个在扫描电镜下使用的长度标准器品，必须具备以下几个关键的性能：

(1) 必须具有导电性、在真空中及电子束重复照射下稳定。

(2) 应该有两个方向的多种线距长度，因为扫描电镜的实际放大倍率往往不是线性变化的，所以不同放大倍率范围需要不同线距大小的标准尺来校准，测量微米级和纳米级的样品长度也需要分别使用微米级和纳米级的标准尺来作比对。

此外，扫描电镜在X、Y方向上的畸变往往较大，因此具有双向线距的标准样品使用时更理想。

(3) 线距的一致性较好，即在标准尺标称的相同线距结构的不同部位要求线距应该具有良好的一致性，即在不同部位使用都应该得到相同的结果。

(4) 虽然多数标准尺的标定值都是多个线距的平均值，但如果刻线的边缘粗糙度没有足够小的话，不同部位测出来的线距值就会有比较大的误差，所以刻线的边缘粗糙度一定要保证足够的质量。

(5) 标准尺的线距结构在扫描电镜下应该能产生较好的对比度，这样便于确定线条的边缘或对线距结构作二次电子强度的剖面曲线图并对其线距进行测量。

(6) 标定的线距值的准确度自然是标准尺的最关键的一个要求，它是扫描电镜图像放大倍率校准和长度测量准确性的保证。

(7)经认证标定的标准尺的线距值应该能溯源到计量基准或一个国际公认的标准，即如果是一级标样，其线距值应该可溯源到米定义计量基准，二级标样可以通过使用一级标样的标定实现其可溯源性。

16  扫描电镜测长的常用方法标准是什么？

常用的与扫描电镜测长直接有关的标准有以下几个：

l 微米级长度的扫描电镜测量方法（GB/T 16594-94）

l 金覆盖层厚度的扫描电镜测量方法(GB/T 12334-2001)

l 纳米级长度的扫描电镜测量方法(国家标准讨论稿)

常用的与测长间接有关，而与扫描电镜检定直接有关的标准有以下一些，主要用于扫描电镜的检定，包括分辨力的检验和放大倍率的校验。

l 扫描电子显微镜试行检定规程(JJG 550-88)

l 分析型扫描电子显微镜检定规程（JJG 011－1996）

l 电子探针分析仪的检测方法（GB/T 15075-94）

l 微束分析－扫描电镜－图像放大倍率校准导则（ISO 16700）

17  通常的扫描电镜测长范围和不确定度是多少？

扫描电镜测长的下限是扫描电镜分辨力的三倍左右，即5～10nm。再小的物体就很难进行测量，测长的上限是扫描电镜最低倍率下所能看到的物体尺度，通常是2～3mm。测长的不确定度在大于100nm的情况下最优可达1％，通常可小于3%。最关键的是必须有一个不确定度较小的长度标准器，因为扫描电镜测长的不确定度的多少，主要取决于长度标准器的优劣。

18  何谓扫描电镜检定规程？

凡是要进行实验室认证或认可的实验室，首先要根据检定规程对仪器进行检定。例如，扫描电镜要根据JJG 550－88检定规程进行检定，电子探针仪检定要按照GB/T 15075－94电子探针检定规程进行。按照规定：凡国家没有检定规程的仪器，可以根据行业标准或地方标准进行检定，但国家有检定规程的必须按照国家检定规程进行检定。因此，常用的与扫描电镜检定有关的标准应有以下几个可供参考：

扫描电子显微镜试行检定规程(JJG 550-88)

分析型扫描电子显微镜检定规程（JJG 011－1996）

电子探针分析仪的检测方法（GB/T 15075-94）

微束分析－扫描电镜－图像放大倍率校准导则（ISO 16700）

19  扫描电镜应自检还是由计量部门来检定？

扫描电镜的检定比较复杂，通常可由实验室本身按照有关标准和标准样品进行检定。也有少数实验室曾经要求由计量部门来检定，但由于存在多种原因，检定的水平尚待进一步提高。   

20  按照扫描电镜的检定规程，扫描电镜应作哪些必要的检定？

根据检定规程的要求，大致有以下一些基本方面，详细内容可查阅本书中的有关章节。

(1) 直观要求 

(2) 真空度要求 

(3) 放大倍数的示值误差不大于±10%

(4) 放大倍数的重复性不大于5%

(5) 图像的线性失真度 

(6) 二次电子像的分辨本领 

(7)  X射线泄漏剂量当量不大于2.5μSv

(8) 环境条件 

(9) 检定用的标准器及设备

上述这些指标是十多年前的某些标准中的一些规定，不排除收到厂商们的需要和误导，应该随着科技的进步，有一些相应的提高。

21  在上述检定中，哪些是关键的检定内容？

这里特别指出的是：在检定规程中，规程的制订者已明确提出了扫描电镜如下几个关键检验的具体内容：

(1) 必须进行扫描电镜分辨力的检验，以保证扫描电镜的图像观察达到最佳状态，这是一个最基本的必须得检验，很难想象一个分辨力状态很差的扫描电镜能够提供合格的结果。

(2) 必须认真进行放大倍率的校验，并强调检验应使用长度标准器品，以保证扫描电镜提供的放大倍数的正确性，并使扫描电镜测长成为可能。规程中专门编写了一个关于长度标准器品的附录，提出比对性标样的设想，已清楚地说明了对标准样品（尺）的重视。

(3) 必须对扫描电镜进行图像畸变（图像失真）的调整。

应该说，这个检定规程的制订具有重大的意义。遗憾的是，由于标准的贯彻力度不够，在实验室论证过程中，往往受到严重的忽视，绝大多数正在使用中的扫描电镜没有按检定规程进行检验。以至发生许多实验室竟然不知道这个标准的存在。当然，国内缺乏必要的分辨力标样和长度标准器品，也在客观上影响到上述规程的贯彻执行。因此，加速研制有关长度标样和分辨力标样是贯彻执行本规程的关键，并且也期待着该试行检定规程能及早转正。

在上述关键性的检验中，离开了扫描电镜分辨力标准样品和长度标准器品是不可想象的。

22  电子探针具有扫描电镜的功能，那么电子探针的检定内容有什么不同吗？

按照电子探针分析仪检定规程（JJG 901—1995）和电子探针分析仪的检测方法（GB/T15075-94）的， 电子探针的检定内容比扫描电镜多，除了检定放大倍率示值误差、二次电子像分辨力外，还要进行合金定量分析误差、矿物定量分析误差等12项检定。下面我们列举中国科学院上海硅酸盐研究所电子探针的自检结果，供大家参考：

（1）外观： 良好

（2）通电： 正常

（3）放大倍率示值误差：200×  2 000×  5 000×  10 000×  50 000×

               （％）   -4.8    -0.2     -1.7      -1.0      -1.4

（4）二次电子像分辨力： 10nm

（5）束流稳定度： 3×10^－3

（6）束斑稳定度： β＝0.2μm

（7）样品台重复性： r＝0.45μm

（8）X射线重复性： ADP：0.20%；PET：0.36%；LiF：0.17%；PBSD：0.15%；

（9）合金定量误差： 最大的Fe为 -0.57%

（10）矿物定量误差：最大的SiO₂为0.94%

（11）机壳绝缘性能：100MΩ 

（12）X射线泄漏量： 0.4μSv

结论：一级合格

检定中合金和矿物的定量分析结果见表1和表2。测定方法分别根据国家标准：金属及合金电子探针定量分析方法（GB/T 15616－95）、硅酸盐矿物的电子探针定量分析方法（GB/T 15617-95）。使用的标准样品均为国家标样。

23  分析扫描电镜的检定内容如何？

这里所指的分析扫描电镜是指带有X射线能谱仪或X射线波谱仪的具有化学成分分析功能的扫描电镜。如以X射线波谱仪为主，则应主要参照电子探针检定规程进行检定，如以X射线能谱仪为主，其主要检定内容应按照“分析型扫描电子显微镜检定规程”（JJG(教委)010－1996）进行，但鉴于X射线能谱仪实际是一个定量分析的仪器，因此，还应按电子探针定量分析的要求进行检定。即参照电子探针检定的有关内容，或参照GB/T 17359-1998 “电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则”，对有代表性的样品做定量分析测试，对仪器的整体进行定量分析检验。其中，有如下几个问题应予以足够的注意：

（1）电子枪发射的高压电子束束流大小能否准确显示，能否及时可调等是定量分析的一个最基本的要求。

（2）电子枪发射的高压电子束束流是否稳定。希望稳定度能达到千分之五/小时或更好；

（3）试样和标准样品的工作距离的显示正确度越高越好，样品台复位要好，或者电子光学系统稳定性较好，以确保工作距离变化不大；

（4）X射线能谱有否标样数据库？可否在实际使用时建立实时测量的标准样数据库；

（5）有交换样品的气锁室要比那种直接打开整个扫描电镜柱的好，因为前者可使电子束易保持稳定。

很关键的问题还在于在订购分析型扫描电镜时对上述问题予以足够的重视。

24  在分析扫描电镜检定中，应准备哪三类必需的标准样品？

扫描电镜的检定不管是实验室自检，还是由计量部门来检定，都必须有以下三类标准样品用于检定和检验，如：

扫描电镜分辨力标样

扫描电镜测长用的标准样品

进行成分分析用的化学成分标准样品

此外，还有少量的其他特殊类型的标准样品，如Mn、Co、CuAl合金、单晶硅、WAl或WCU合金等。

25  电子探针和扫描电镜有哪些标准方法和技术规范供使用？

电子探针和扫描电镜涉及的标准方法及技术规范共有25个，有电子探针仪检定规程（JJG901－95）、扫描电子显微镜试行检定规程（JJG 550－88）、不同类型样品的定量分析方法、样品及标样的制备方法、微米长度的扫描电镜测量方法及X射线能谱成分定量分析方法等。

各单位计量认证分析检测的项目，必须有相应的标准检测方法。要根据标准方法进行成分分析，要采用有效的国家标准。没有国家标准的检测项目，可以采用行业标准或地方标准。行业标准在相应的国家标准出台后自动作废，地方标准在相应的国家标准或行业标准出台后也自动作废。企业标准及检测机构按用户要求制定的检测条件和试验方法，只能作参考数据。

当国家标准方法不能满足某些检测要求时，例如“方法通则”，可根据方法通则制定检测实施细则，经检验机构技术负责人批准后，可以实施。检测报告中必须有检测依据，即检测的标准方法。所以标准方法在认证过程中和检测过程中都是必须的。现在电子探针和扫描电镜的标准方法，还不能满足所有样品测试的要求，特别是能谱分析方法，但基本都有通则，可根据通则制定实施细则，以满足一般检测工作的需要。

（1）GB/T 4930-93    电子探针分析标准样品通用技术条件（代替GB4930-85）

（2）GB/T 15074-94   电子探针定量分析方法通则

（3）GB/T 15075-94   电子探针分析仪的检测方法

（4）GB/T 15244-94   玻璃的电子探针分析方法

（5）GB/T 15245-94   稀土氧化物的电子探针定量分析方法

（6）GB/T 15246-94   硫化物矿物的电子探针定量分析方法

（7）GB/T 15247-94   碳钢和低合金钢中碳的电子探针定量分析方法

（8）GB/T 14593-93   山羊绒、绵羊毛及其混合纤维定量分析方法

（9）GB/T 15617-95   硅酸盐矿物的电子探针定量分析方法

（10）GB/T 15616-95  金属及合金电子探针定量分析方法

（11）GB/T 16594-94  微米级长度的扫描电镜测量方法

（12）GB/T 17359-98  电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则

（13）GB/T 17360-98  钢中低含量Si、Mn的电子探针定量分析方法

（14）GB/T 17361-98  沉积岩中自生粘土矿物扫描电子显微镜及X射线能谱鉴定方法

（15）GB/T17632-98  黄金饰品的扫描电镜X射线能谱分析方法

（16）GB/T17363-98  黄金制品的电子探针定量测定方法

（17）GB/T17364-98  黄金制品中金含量的无损定量分析方法

（18）GB/T17365-98  金属与合金电子探针定量分析样品的制备方法

（19）GB/T17366-98  矿物岩石的电子探针分析试样的制备方法

（20）GB/T17506-98  船舶黑色金属腐蚀层的电子探针分析方法

（21）GB/T17507-98  电子显微镜—X射线能谱分析生物薄标样通用技术条件

（22）GB/T17722-99  金覆盖层厚度的扫描电镜测量方法

（23）GB/T17723-99  黄金制品镀层成分的X射线能谱测量方法

此外，还有以下一些其他标准可作参考，如：

（24）分析型扫描电子显微镜检定规程（JJG 011－1996）

（25）微束分析－扫描电镜－图像放大倍率校准导则（ISO16700：2004）

（26）纳米级长度的扫描电镜测量方法(国家标准讨论稿)

8、电镜标样-能谱标样-电子探针标样

的简单比对

表1  扫描电镜标样-能谱标样-电子探针标样的简单比对

国内提供的标样不乏包括有许多独具的品种，即是其他任何单位或公司都是无法提供的品种，以及其他标样不可能提供的证书和服务，其价格更有巨大的优势等（见下表所列），此外，我们提供的组合标样还有如下一些特点：

可提供高密度Os和Ru等贵金属标样，国外几乎没有（因为这些金属熔点高，通常只有粉末或粉末块）；

同样，我们可提供粒度大于0.5mm的较大的BN单晶、B单晶、金刚石等，这在国外也极罕见；

我们提供的十五个稀土五磷酸盐标样只有我们中国有；同时，我们也有全球最全的15种稀土氟化物系列标样；而国外（SPI）主要包含的是稀土金属，如Dy、Y、Yb等等，这将由于稀土金属的即时快速氧化，根本无法符合标样的最基本要求(查GB/T 4930国标和/或国际标准)。使用稀土金属作标样这是常识问题的错误。

我们提供的金属标样多数为线切割，呈圆柱形；而国外多为不定形。金属组合中（如SPI）常包含有Pb、Sn、Al、Mg、Cd、Se、Tl、In、Mn、甚至U、Th（红色者）等，这是不合理的，因这些金属易氧化、太软、或疏松、污染等原因，严重影响整个组合，且这些样品也无法直接作为标样。这也是常识问题。

我们提供的许多稀少的宝石级单晶，如含Be5%的绿柱石、Be15%的硅铍石、BaTiO3、TbGdO、RbTiOP、KTiOAsO、LiIO3等化合物等单晶, 也都未见有人可以提供；

许多端员氧化物的品种，如NiO、CoO、Cr2O3等在国外大概也不会看到；

最多元素的硫化矿物组合和最佳的超轻元素组合，国外没有。

许多合金组合和那些有关电子探针和扫描电镜图像性能测试标样（如标样表中6-18项—查网站），无论是仪器生产厂家或标样供应商都几乎从不提供或很少提供。而这些也恰恰是仪器检验和认证所必需。

标样附有许多国家标样证书，有260多页的标样使用指导书手册和扫描电镜测长专著等。国外标样都没有这样的说明书或证书；

国外的标样价格十分昂贵，而国内仅为国外的20---30%；

标样一般一两年内需维护，如重新抛光或镀膜，国内者易于实现，2年内免费维护，国外标样无法维护，维护一次上万元。