GB/T 22462-2008 钢表面纳米、亚微米尺度薄膜 元素深度分布的定量测定 辉光放电原子发射光谱法

ICS17．180

G04

a雪

中华人民共和国国家标准

GB／T

钢表面纳米、亚微米尺度薄膜

元素深度分布的定量测定

辉光放电原子发射光谱法

filmon

Nano．Sub—micronscalesteel——Quantitativedepthprofile

atomicemission

analysis--Glowdischargespectrometry

2008-1

0-30发布

车瞀鬻鬻瓣訾襻瞥霎发布中国国家标准化管理委员会徼1”

GB／T

目次

前言………………--

1范围…………………-………··Ⅱ1

2规范性引用文件………………l

3术语和定义……1

4原理……………l

5仪器…………-……………·2

5．1概述…-……一2

5．2仪器性能要求………………-……-……．．2

6样品制备……·3

7分析步骤……………--………·3

7．1谱线的选择…-……………一3

7．2优化辉光放电原子发射光谱仪的放电参数3

7．3工作曲线…………………·5

7．4工作曲线的确认……………7

7．5漂移校正……………·…8

7．6样品分析…………·………-·8

8分析结果的表示……………一8

8．1定量深度剖析的表示………8

8．2膜厚和镀层质量(单位面积)的测定………9

9精密度…………9

10试验报告………9

附录A(资料性附录)推荐的元素特征谱线波长O

附录B(资料性附录)常见的氧化物密度……··1

附录c(规范性附录)共同实验附加资料……·2

GB／T

刖昌

本标准的附录A、附录B均为资料性附录，附录C为规范性附录。

本标准由全国微束分析标准化技术委员会提出。

本标准由全国微束分析标准化技术委员会(SAC／TC38)归口。

本标准负责起草单位：宝山钢铁股份有限公司、中国科学院物理研究所、中国科学院化学研究所、冶

金工业信息标准研究院。

本标准主要起草人：张毅、陈英颖、沈电洪、刘芬、何晓蕾、邬君飞、栾燕。

Ⅲ

GB／T

钢表面纳米、亚微米尺度薄膜

元素深度分布的定量测定

辉光放电原子发射光谱法

1范围

本标准采用辉光放电原子发射光谱法用于定量测定钢表面纳米、亚微米尺度薄膜(金属镀膜和氧化

膜)中膜厚、镀层质量(单位面积)和薄膜中的元素深度分布。

000

本方法适用于测定3nm～1nnl厚度的钢表面薄膜，适用的元素包括：铁、铬、镍、铜、钛、锰、铝、

碳、磷、氧、氮和硅。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有

的修改单(不包括勘误的内容)或修订版本均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研

究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB／T

6379．1测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第l部分：总则与定义

GB／T6379．2测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第2部分：确定标准测量方法重复

性和再现性的基本方法

GB／T19502表面化学分析辉光放电发射光谱方法通则

GB／T20066钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法

2246l一2008词汇(ISO18115：2001，IDT)

GB／T表面化学分析

ISO5725

3测量方法与结果的准确度(正确度与精确度)——第3部分：标准测量方法精密度的

andresultsPart

andmeasurementmethods3：Intermedi

中问度量(Accuracy(truenessprecision)of

ofthestandard

atemeasuresofameasurementmethod)

precision

ISOspectro

6955：1982分析光谱学方法火焰发射、原子吸收和原子荧光词汇(Analytical

Flameatomicfluorescence

methodsemission，atomicVocabulary)

scopicabsorption，and

3术语和定义

22461

在ISO6955：1982和GB／T2008中给出的术语和定义适用于本标准。

4原理

辉光放电原子发射光谱法的基本原理为：

a)在直流或射频辉光光源装置中，使样品表面产生阴极溅射；

b)通过在辉光放电过程中产生的离子溅射和能量转移，使待测元素原子化，进而在等离子体中

被激发；

c)各分析元素特征谱线发射强度的测量。深度剖析时，发射强度记录为时间的函数；

d)在深度剖析中，通过(定量)工作曲线，将强度对时间的函数转化为质量分数对溅射深度的函

数。通过测量已知成分参考样品的溅射速率可以建立此校准体系。

1

GB／T22462--2008

5仪器

5．1概述

所用仪器应装有Grimm型辉光放电光源或类似光源(直流或射频)的原子发射光谱仪，应配备所要

分析元素的适宜谱线通道。

mm～8

阳极的典型内径尺寸为2mm。厚度在0．5mm以下的样品应使用冷却装置，如带循环冷

却剂的金属块。

由于样品的测定是通过对薄膜表面连续溅射来进行的，因此光谱仪应配备相应的数据处理系统记

录发射强度与时间的关系。应使用数据采集速度至少为每秒200次测量的数据处理系统。

5．2仪器性能要求

5．2．1概述

仪器应同时符合5．2．2和5．2．3中所提出的要求。

5．2．2最小重现性

以下测试是为了检查仪器是否运行正常以实现其重现性。

对某元素的质量分数超过i％的均匀试样进行10次强度测量。选择恰当的光源条件进行分析。

每次测量前的光源稳定时问(预溅射时间)应至少60s，采集数据的时间约为5s到20s之间。每次激

发应在未被溅射过的样品表面上进行，不能重叠。计算该元素10次测量的相对标准偏差，相对标准偏

差应该≤5％。

5．2．3检出限

各元素的检出限与仪器有关，也和钢表面薄膜有关。因此对于不同仪器和不同钢表面薄膜，给定分

析元素的检出限不是唯一的。如果每种分析元素的检出限低于薄膜中预计最低质量分数的五分之一

(或标准范围内，低端质量分数的五分之一)，则认为此检出限可以接受。确定仪器的检出限通常有两种

方法。

ratio)方法

5．2．3．1信噪比(SNR，signal-to-noise

为了计算给定分析物的检出限，应该进行以下步骤：

a)选择一块体材样品作为分析空白。此体材样品的成分应和所要分析的薄膜成分相近。并且，

01％(o．1

它所含的待测元素质量分数应小于0．000Pg／g)。

b)在所选择的空白样品上激发10次，每次激发都能在10s内采集到固定分析波长上的发射强

度。此强度为分析所需的背景强度。测定背景强度时的光源分析条件应该和分析样品薄膜时

的条件完全相同。在对发射强度定量前，空白样品应有足够的时间进行预溅射，以保证得到最

为稳定的分析信号。每次激发，要选择未被溅射过的样品表面。

c)用式(1)计算检出限：

D-．一3×高

式中：

D。一一检出限；

一——步骤b)中，10次背景强度测量所得到的标准偏差；

M进行仪器校准时所得的分析灵敏度，可以表达为发射强度和质量分数的比值。

如果检出限结果不符合要求，应重新进行测量。如果第二次测量的检出限仍然不符合要求，应在分

析下一次样品前，找出原因并加以修正。

5．2．3．2信背比——背景相对标准偏差(SBR-RSDB)方法

back—

RSDB，signal—to

该方法不要求空白分析，通常被称为信背比——背景相对标准偏差(SBR

ofthe

ratio—relativestandarddeviation

grou