X射線能譜儀(Energy Dispersive Spectrometer;EDS)是對材料微區(qū)成分元素種類與含量進行分析的一種儀器。近幾十年來, 隨著掃描電子顯微鏡、電子探針儀和透射電子顯微鏡的普及,這些大型分析儀器也都相應地裝配了X射線能譜儀,廣泛地應用于冶金學、地質學、物理學、動物學、醫(yī)藥學、環(huán)保學等科學領域,分析的對象包括半導體材料、電子封裝材料、催化劑、聚合物、建材、生物材料等,是應用最為廣泛的元素分析儀器之一。
根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局2018年國家計量技術法規(guī)制/修訂計劃,受全國新材料與納米計量技術委員會的委托,由山東省計量科學研究院、中國計量科學研究院和蘇州市計量測試院負責制定《X射線能譜儀校準規(guī)范》技術規(guī)范的工作,并于日前完成起草修訂,同時向全國有關單位征求意見和建議。
編制背景:
現(xiàn)今國內能譜儀市場已基本被國外儀器廠商壟斷,英國牛津儀器、德國布魯克公司、美國EDAX、日本HORIBA等知名廠商開發(fā)生產(chǎn)了多種適用于不同儀器的X射線能譜儀,元素檢測范圍一般為Be~U。最新一代的電制冷能譜儀配備硅漂移探頭(SDD),較液氮能譜的計數(shù)率至少提高10倍,極大地提高分析效率的同時,沒有分析效果的損失。硅晶體尺寸從適合于微米分析的10 mm2到納米材料分析專用150 mm2均可選擇,隨著晶體的增加,計數(shù)率大幅提升,探測器的分析速度顯著提高。
目前全國微束分析標準化技術委員會已頒布能譜法分析相關標準,如GB/T 17359-2012《能譜法定量分析》、GB/T 20726《半導體探測器X射線能譜儀通則》、GB/T 21636—2008 微束分析 電子探針顯微分析(EPMA)術語和GB/T 25189-2010《微束分析 掃描電鏡能譜儀定量分析參數(shù)的測定方法》等,但國家還未發(fā)布能譜儀相關的計量技術法規(guī)。受到被測樣品表面粗糙度、均一性和測試條件等因素的影響,不同儀器對同一材料的測量結果會有5%~10%以上的偏差。通過制定X射線能譜儀校準規(guī)范,可以進一步規(guī)范X射線能譜儀的生產(chǎn)和使用,滿足日益增長的市場需求,保證其量值傳遞的準確可靠。
規(guī)范適用范圍:
由于儀器原理、操作條件和試樣標準的不同,本標準僅適用于掃描電子顯微鏡(SEM)和電子探針儀(EPMA)裝配的X射線能譜儀。
本規(guī)范主要依據(jù)JJF1071-2010《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》進行編制,JJF1001-2011《通用計量術語及定義》、JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》、JJF 1094-2002《測量儀器特性評定》共同構成支撐校準規(guī)范制定工作的基礎性系列規(guī)范。
本規(guī)范為首次制定,主要技術內容和計量特性參考了GB/T 17359-2012《能譜法定量分析》、GB/T 20726《半導體探測器X射線能譜儀通則》、GB/T 21636—2008 微束分析 電子探針顯微分析(EPMA)術語和GB/T 25189-2010《微束分析 掃描電鏡能譜儀定量分析參數(shù)的測定方法》的部分內容。
規(guī)范的主要內容:
1、按照JJF 1071-2010《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》的要求制定X射線能譜儀校準規(guī)范,在內容和格式上與JJF 1071-2010保持一致。校準規(guī)范的具體內容有范圍、概述、計量特性、校準條件、校準項目和校準方法、校準結果的表達、復校時間間隔等。
2、參考GB/T 17359-2012《能譜法定量分析》、GB/T 20726《半導體探測器X射線能譜儀通則》和GB/T 25189-2010《微束分析 掃描電鏡能譜儀定量分析參數(shù)的測定方法》,并結合部分專家意見,最終確定X射線能譜儀3項計量特性,分別為能量分辨率、定量分析示值誤差和定量分析示值重復性。針對每一校準項目,規(guī)定了使用的標準器/標準物質,明確了相應的校準操作。