EDS12是SEM-EDS能谱检验用标样的首选

MICROBEAM ANALYSIS STANDARDS

电子探针、扫描电镜分析用标准样品

二、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：

能谱仪的性能检验，包括分辨率和仪器效率等

无标样定量的准确度检验

能谱与波谱联用时的定量分析准确度检验

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

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》的国标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》

附：

微束分析―半导体探测器X射线能谱仪通则

（摘要GB/T20726－2006/ISO 15632:2002）

前  言

本标准是根据ISO15632  “Microbeam analysis—Instrumental specification for energy dispersive X-ray spectrometers with semiconductor detectors”《半导体探测器X射线能谱仪通则》英文版国际标准的采标。目前没有相应的国家标准。

序  言

近年来，通过改进生产探测器的探头晶体和X射线入射窗口新材料的加工工艺以及应用先进的脉冲处理技术，在X射线能谱仪（EDS）技术上取得的进展增强了能谱仪的总体性能，并且将其应用范围扩展到低能量（低于1keV）区域。

过去，能谱仪的特性通常用高能状态下其能量的分辨率来表示，定义为Mn-Kα峰半高宽（FWHM）。

为了表示在低能量范围的特性，生产厂家给出了C-K，F-K 的峰半高宽值或者零峰。一些生产商还规定了峰背比（峰高与本底的比值），即Fe⁵⁵谱线中的峰与基线的比值或硼(B)的谱线中的峰谷比值。这些比值即使相同，它们的定义也可能是不同的。相对于高能区，能谱仪在低能端的灵敏度很大程度上取决于探测晶体和射线入射窗口的设计。尽管低能端的高灵敏度对于分析轻元素化合物非常重要，但是对能谱仪的效率，生产商一般不会标定能量与仪器检测效率的依从关系。

在全球范围内要求制定X射线能谱仪（EDS）基本规范的呼声中，本标准应运而生。EDS是分析固体和薄膜化学成分最常用的方法之一。本标准容许在相同规范的基础上，对不同设计的谱仪性能进行比较，同时根据特殊的要求，帮助找到最合适的仪器。另外，本标准也便于对不同实验室的仪器标准与分析结果进行比对。依照ISO/IEC 17025规定，这些实验室应按规定的程序定期检查校准仪器。本标准可作为所有相关测试实验室制订相似操作程序的指南。

1. 范围

本标准规定了表征以半导体探测器、前置放大器和信号处理系统为基本构成的X射线能谱仪（EDS）特性最重要的量值。本标准仅适用于固态电离作用原理的半导体探测器EDS。本标准只规定了与电子探针（EPMA）或扫描电镜（SEM）联用的此类EDS的最低要求，至于如何实现分析则不在本标准的规定范围之内。

2．术语和定义

本标准采用以下术语和定义。

注：除2.1外，这些定义都按ISO 18115中相同或相似的形式规定。

2.1能谱仪

同时记录所有X射线谱的谱仪。

注：谱仪包括固态探测器、前置放大器和将X射线光子转换为电子脉冲的脉冲处理器，其中波高分析被用于给不同能量的X射线在脉冲处理器中所形成的脉冲信号分配能量通道。 

2.2谱通道

所测谱中测量能量的间隔，其宽度由一定的能量增量表示。

2.3仪器检测效率

检测到的光子量与可用于测量的光子量的比值。

2.4信号强度

经脉冲处理后谱仪输出的以每通道计数或每秒、每通道计数表示的信号。

2.5峰强度

基于特定背景值测量的、代表谱能信号强度峰的高度。在特定本底上以峰高测量的谱峰信号强度。

2.6峰面积

净峰面积

在去除本底后，一个谱峰的面积。

2.7本底信号

由于韧致辐射或仪器本底在谱通道中形成的信号。

2.8本底

能谱仪的某一部件或多个部件产生的信号，这些信号通常是我们不希望得到的，它们与样品释放出的信号混合在一起，使测定的光谱产生偏差。

3 要求

3.1概述

生产商应用适当的标准文本描述能谱仪最主要的构成要素，以便能让用户评估仪器的性能。对评估能谱仪是否适合在相关领域应用所必需的部件应予详细说明，这些部件包括晶体材料类型（硅或锗）、晶体厚度、有效晶体范围和窗口类型（铍窗、薄（膜）窗或无窗）。有些不包含在本标准内，但可能影响检测性能的参数，如最大计数比率、冷却系统的构造原理等，应在参考文本中加以说明。 

3.2能量分辨力

能量分辨率应用Mn-Kα峰的半高宽来表示，并参照附录A进行确定。对于可以检测低于1KeV能量X射线的能谱仪也应用C-K和F-K线的峰半高宽来标明。标明的半高宽应是上限值。根据附录A确定的分辨率必须保证优于标称值。随分辨率值应同时附上规定的计数率说明（如<1000  计数/秒）。

3.3峰背比

作为一个特征谱仪参数，峰背比应由采集到的⁵⁵Fe谱线中得出。此比值应由从仪器本底值分离出的Mn-Kα线的峰强度给出。仪器本底值应是能量范围从0.9到1.1Kev时每个波道计数的平均值。谱记数应足够多以便使测量有统计学意义，电子学设置应对在0.9～1.1Kev能量范围信号产生的脉冲100％有效。

注1：峰背比依赖于谱仪分辨率。因此峰背比只适用于比较分辨率相似的能谱仪。

注2：电子显微镜中，由于失去能量，锰标样产生的轫致辐射本底可能显著大于仪器本底。因此锰标样不能用于测量峰背比。

3.4能量与仪器检测效率相关性

对能量与仪器检测效率的关系，最少应标出特定物质的特征X谱线的低能线与高能线的强度比。此比值应是用垂直于样品表面的20keV电子束激发并在检出角35°检测到的纯镍或纯铜标样谱线中L系和Kα线净峰面积比。

注1：这些测量只适合其厚度足以吸收至少95%的8keV（能量）入射X射线的探测器。

注2：如果样品室的探测器接口不适于35°检出角，在其他任何检出角获得的L/K比值可以用电子探针定量分析中的吸收修正公式转换为35°检出角的比值（参见附录B）。

附录A

规范性附录

测定谱仪能量分辨率的峰半高宽（FWHM）值

A.1样品

样品应采用密封的⁵⁵Fe源来测量锰的Kα线，采用聚四氟乙烯片（PTTE，TeflonR）或箔片测量碳和氟的K线。为了在用户实验室检查峰半高宽（FWHM），如果没有⁵⁵Fe或出于安全考虑不能使用⁵⁵Fe，可以用抛光的锰样品来替代。用来测定碳和氟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。

A.2标样制备

聚四氟乙烯样品应蒸发碳或溅射一层20nm厚的碳涂层，以使其表面导电。如果在已装配于扫描电子显微镜的能谱仪上使用⁵⁵Fe，类似于Amersham Buchler ⁵⁵Fe伽玛参考源，VZ-1977的源物质也应单面镀碳。这样就很容易找到浓缩的放射性片的位置，并将其定位在X射线能谱仪的正确工作距离。

A.3准备工作

用生产商建议的步骤校准能谱仪的能量范围，并对用于校准的X线和能量进行记录。

A.4测量条件

－选择宽度≤10eV的能量通道。

－为了记录C-K线和F-K线，入射电子能量用10keV。

注意，此条件下由于在聚四氟乙烯谱中碳和氟的峰强度相似，使得可以从一个谱确定碳和氟两个峰的半高宽。

－使用锰样品时在15keV条件下测定Mn-K光谱。

－调整束流以使测量中的计数率限（如1000计数/秒）。

－峰强度应高于10000计数。

A.5本底扣除

在⁵⁵Fe源、聚四氟乙烯或玻璃碳样品的谱中，本底可以忽略。

注：聚四氟乙烯或玻璃碳样品测得的K线峰背比大于100。忽略本底使峰半高宽值稍微增加约1eV或更少，但避免了与本底的数学模型计算和本底扣除相关的所有问题，这是一种在系统与系统比较中可靠而且可重复的测量方法。

用锰标样和含氟矿物标样的情况下，在计算峰半高宽前，应将线性本底扣除。线性本底应分别固定在峰的低能一侧和高能一侧，距离至少为两倍的半高宽值，计数值取代表本底信号计数，为五个相邻通道的平均值。

A.6峰半高宽（FWHM）的计算  

计算峰半高宽应采用以下步骤（与^[3]或^[4]一致）：在峰的低能侧与高能侧找出计数刚好处于峰最大值一半以上和以下的两个能量通道。在每对能量通道间内插入找出正好相应于半高的部分。计算半高位间能量通道距离，将此距离乘以用eV表示的、经光谱仪校正后确定的能量通道宽度。

 最后结果应取至少五次测试的平均值。

注：对一些特殊设计的脉冲处理器，分辨率轻微依赖于信号强度和谱线构成。这种情况下半高宽的测量可能略受所用样品的影响。

A.7例子

图A.1和A.2分别是在10eV能道宽度下，测定的⁵⁵Fe源锰谱线和10kV加速电压5eV通道宽度，TOA=30°时，所测到的聚四氟乙烯（PTFE）谱线及计算的峰半高宽值。

附录B

规范性附录

能量与仪器检测效率相关性指标L/K比值的确定

B.1样品

使用纯净的平抛光的镍和铜样品。

B.2测量条件

－调整束电压为20kV。

－将样品安装在与入射电子束垂直的位置。

－峰强度应超过10000计数。

B.3 L/K比的计算

为计算L/K比，应采用如下步骤：按附录A描述的线性本底扣除的方法，确定Kα峰和L系列的净峰面积。面积比即为L/K比。

最后结果应采用至少五次测量结果的平均值。

B.4 TOA≠35°时L/K比的转换

许多扫描电镜的X射线检测器不能在TOA=35°检测到样品。这时L/K比应采用电子探针定量分析的吸收修正体系转换为35°时的值。图B.1和B.2是这种转化的诺模图(Nomogram)。诺模图来源于Pouchou和Pichoir的XPP吸收校正模型和它们的质量吸收系数（MACs）^[6]。

因为在这种情况下的差别在误差范围内，所以其他吸收校正体系也可以采用。

注：在操作过程中，重要的是要保持样品表面平和TOA角度正确。如果样品表面倾斜几度，就会等量改变TOA值。此外，镍和铜L线的吸收系数有些不确定，当TOA与35°相差较大时就会使诺模图更不可靠。

本标准由全国微束分析标准化技术委员会提出。

本标准主要起草单位：中国科学院地质与地球物理研究所

本标准主要起草人：曾荣树、徐文东、毛骞、马玉光、范光

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