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I C S 71.0 4 0.5 0G0 4巧黯中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准G B/T 1 9 5 0 2-2 0 0 4 八S O 1 4 7 0 7:2 0 0 0 表面化学分析辉光放电发射光谱方法通则S u r f a c e c h e m i c a l a n a l y s i s-G l o w d i s c h a r g e o p t i c a l e m i s s i o n s p e c t r o m e t r y(G D-O S E)一 I n t r o d u c t i o n t o u s e(I S O 1 4 7 0 7:2 0 0 0,I D T)2 0 0 4-0 4-3 0 发布2 0 0 4-1 2-0 1 实施攫 熟中 华 人 民 共 和 国 国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局*节沙中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会.l.GB/T 1 9 5 0 2-2 0 0 4/I S O 1 4 7 0 7:2 0 0 0目次前言 。I引言 n1 范围 ”12 规范性引用文件 13 术语和定义 14原理 15 仪器 35.1 辉光放电发射光源 35.2 光学单元 45.3 光电检测器和测量装置 46 分析步骤 46.1 检定 46.2 测定 5附录A(规范性附录)安全 7GB/T 1 9 5 0 2-2 0 0 4/I S O 1 4 7 0 7:2 0 0 0前言 本标准等同采用I S O 1 4 7 0 7:2 0 0 0 表面化学分析辉光放电发射光谱方法通则。本标准在实施应用中，应同时引用I S O 3 4 9 7:1 9 9 0 金属镀层镀层厚度的测定X射线光谱法等相关的技术标准。本标准的附录A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归口。本标准负责起草单位:宝山钢铁股份有限公司。本标准主要起草人:张毅、陈英颖、沈电洪、张志颖。GB/T 1 9 5 0 2-2 0 0 4/I S O 1 4 7 0 7:2 0 0 0引言 辉光放电发射光谱法(G I O E S)用于测定固体样品的化学成分，它既可以进行体材分析，也可以进行深度剖析。体材分析时，对样品中元素含量在深度方向上的变化认为是可以忽略的;而深度剖析的主要目的通常是要获得浓度随深度变化的信息。辉光放电发射光谱法深度剖面的厚度范围从几个纳米到一百微米左右。与任何一种仪器分析方法一样，辉光放电发射光谱分析的质量主要取决于如何使仪器处于最佳状态和如何正确地使用仪器。为确保辉光放电发射光谱分析的质量，应遵循本标准所提供的方法通则。GB/T 1 9 5 0 2-2 0 0 4/I S O 1 4 7 0 7:2 0 0 0 表面化学分析辉光放电发射光谱方法通则1 范 围 本标准为采用辉光放电发射光谱法进行体材分析和深度剖析提供了方法通则。这里所讨论的方法通则仅限于刚性的固体样品的分析，不包括粉末、气体或溶液的分析。结合将来其他特定的标准方法，本方法通则应能够实现仪器的规范管理和测量条件的控制。尽管在近年来有不同类型的辉光放电发射光源问世，但本通则中仍以Gr i mm型光源为例。这是因为考虑到目前在用的辉光放电光谱仪绝大多数采用Gr i mm型光源。应该明确的是，本通则包含的条款同样适用于其他类型(如 Ma r c u s 型)的光源，G r i m m型光源仅作为一个实例。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。I S O 3 4 9 7:1 9 9 0 金属镀层 镀层厚度的侧定 X 射线光谱法(M e t a l l i c c o a t i n g s-M e a s u r e m e n t o fc o a t i n g t h i c k n e s s-X-r a y s p e c t r o me t r i c me t h o d s)I S O 5 7 2 5-1:1 9 9 4 测量方法和结果的 准确度(真 值和 精度)第一部分:基本原理和定义(A c c u r a-c y(t r u e n e s s a n d p r e c i s i o n)o f m e a s u r e me n t me t h o d s a n d r e s u l t s-P a r t 1:G e n e r a l p r i n c i p l e s a n d d e f in it i o n s)I S O 5 7 2 5-2:1 9 9 4 测量方法和结果的 准确度(真 值和 精度)第二部分:标准测量方法重复性和再现性测定的基本方法(A c c u r a c y(t r u e n e s s a n d p r e c i s i o n)o f m e a s u r e m e n t m e t h o d s a n d r e s u l t s-P a r t 2:B a s ic m e t h o d f o r t h e d e t e r mi n a t i o n o f r e p e a t a b i l i t y a n d r e p r o d u c ib i l i t y o f a s t a n d a r d me a s u r e me n tme t h o d)I S O 5 7 2 5-3:1 9 9 4 测量方法和结果的准确度(真值和精度)第三部分:标准测量方法精密度的中位测量(A c c u r a c y(t r u e n e s s a n d p r e c i s io n)o f me a s u r e m e n t m e t h o d s a n d r e s u l t s-P a r t 3:I n t e r m e d i a t eme a s u r e s o f t h e p r e c i s i o n o f a s t a n d a r d me a s u r e m e n t me t h o d)I S O 5 7 2 5-4:1 9 9 4 测量方法和 结果的 准确度(真 值和 精度)第四 部分:标准测量方法真 值测定的基本方法(A c c u r a c y(t r u e n e s s a n d p r e c i s i o n)o f me a s u r e m e n t m e t h o d s a n d r e s u l t s-P a r t 4:B a s i c me t h-o d s f o r t h e d e t e r mi n a t io n o f t h e t r u e n e s s o f a s t a n d a r d me a s u r e me n t me t h o d)I S O 6 9 5 5:1 9 8 2 分析光谱学方法火焰发射、原子吸收和原子荧光词汇(An a l y t i c a l s p e c t r o-s c o p i c me t h o d s-F l a me e m i s s i o n,a t o mi c a b s o r p t i o n,a n d a t o mi c f l u o r e s c e n c e-Vo c a b u l a r y).术语 和定义 在I S O 3 4 9 7,I S O 5 7 2 5-1,I S O 5 7 2 5-2,I S O 5 7 2 5-3,I S O 5 7 2 5-4 和I S O 6 9 5 5 中给出的术语和定义适用于本标准。原理辉光放电发射光谱分析包括如下的操作:GB/T 1 9 5 0 2-2 0 0 4/1 S 0 1 4 7 0 7:2 0 0 0 a)分析样品的制备，通常要求平板状或圆盘状的试样，大小要符合仪器或分析的要求(样品的直 径或边长在1 0 m m-1 0 0 m m之间比较合适);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)通过已知成分的参考样品所建立的标准曲线，确定样品中所包含的元素浓度(深度剖析时，通 过已知含量和溅射速率的参考样品所建立的标准曲线得到溅射深度对时间的函数)。典型的辉光放电发射光谱系统示意图见图1,辉光放电发射光谱采用辉光放电装置作为光发射源。辉光放电装置由充满惰性气体(通常为氢气)真空室组成。通过控制施加在惰性气体中阴、阳两极之间 5 0 0 V-1 0 0 0 V的高压，维持辉光等离子体，辉光放电由此而得名。被分析的固体样品为阴极。1 一光谱仪1 2 一射频电源 2-紫外谱的真空室1 3 一直流电源 3 一电信号接人1 4 一控制回路 4 一前置放大器1 5 一内置计算机 5 一光强测定回路1 6 一样品 6 一真空控制系统1 7 一个人计算机系统 7 一光电倍增管1 8 一光栅 8 一出射狭缝1 9 一入射狭缝 9-罗兰圆2 0-透镜 1 0 一冷却系统2 1 一辉光放电光源 1 1 一气体控制系统2 2 一辉光放电控制系统 图 1 辉光放电发射光谱系统的结构示意图 样品材料的原子化是辉光放电过程中离子溅射作用的结果。等离子体中的惰性气体离子受到电场作用被加速到达阴极表面。当一个离子碰撞到表面时，其动能可能传递给阴极表面的原子，导致样品表GB/T 1 9 5 0 2-2 0 0 4/I S O 1 4 7 0 7:2 0 0 0面的部分原子飞出，进人等离子体。一旦进人等离子体.这些被溅射的样品原子可能与电子和其他粒子发生非弹性碰撞而被激发。大多数的激发态原子弛豫到低电子能级时，发射出元素的特征谱线。通过合适的光学和电学元件将光学信号转化为分析信号。通常采用多色仪可以同时定量测定多个元素。如果同时有一个扫描单色仪，还可以测定多色仪中那些没有被包含的谱线。实际上，可以测定元素周期表中几乎所有的元素，包括金属、类金属和非金属。仪器 仪器至少应包括以下部分:5.1 辉光放电发射光源 图2 为G r im m辉光放电 光发射装置的 结构图。虽然仪器厂商对该装 置进行过一些改进，但其基本原理与图 2 所示的没有区别。正如第 4 章中所述，样品充当阴极。阳极为管状，典型的内径为 2.5 m m-8 m m。阳极正面与阴极表面的距离通常为。.1 mm-0.3 mm。因此.离子溅射集中在样品表面大小约为阳极内径的圆形区域内。辉光放电装置操作时需要一些辅助设备。其中包括:一个电源、一或两个真空泵、一个惰性气源、减压阀和真空规。对于薄样品，有时需要一个带循环液冷却的金属块冷却装置。1-窗口7 一样品(阴极)2 一真空管道B 8 一阳极正面 3-阴极块9 一阳极 4 一阳极内璧1。一气体人口 5 一冷却块1 1 一真空管道A 6-到光谱仪1 2 一真空密封(O型圈)图2 辉光放电光源的结构图(G r i mm型为例)5.、.1 光该参数 辉光放电装置可以采用直流(d c)或射频(r f)两种模式来运行。有报道称，也可以将两类模式组合使用，如将射频电压叠加于直流电压。对 直流 模式，相关的电 学参数通常为放电电流(5 m A 2 0 0 m A)、放电电 压(4 0 0 V-2 0 0 0 V)。除电学参数外，其他参数作为仪器的特征也很重要。包括:阳极的内径(2.5 mm-8 mm)、气体的类型和纯度(如缸气，纯度9 9.9 9 9%)、气体的流速(0.2 L/mi n-O.3 L/mi n，见