01辉光放电光谱法定量分析金属材料表
辉光放电质谱仪直接测定高纯银的痕量杂质元素
第一次制样 热 电 峨半
O
0
第二次制样
峨半
0 0 .0 0 0 6 0 0 . 0 1 0 3 0 . 0 0 4 1 0 . 0 0 3 8 O . 0 0 4 4 0 . 0 1 O 5 0 Oຫໍສະໝຸດ 0 . 0 0 O 3
O .0 0 0 7
[ 4 】 杨 学群 . 光谱 与光谱 分析 . 1 9 9 7 ,l 7( 2 ) : 7 4 .
最 高超 过 1 0 0 0 0 , 在 测 定 中采 用 半导 体制 冷 , 因而 干 扰不 严 重 ,
[ 5 】 普 朝光 ,张震 , 肖绍 泽 . 辉 光放 电质 谱 仪 直接 测定 超 高纯 镉 中 的痕 量 杂质 元 素 [ J 】 . 质谱 学报 , 1 9 9 7( 6 ). [ 6 】 尹松 ,王勇 为 ,周 昕 ,等. 辉 光放 电质 谱仪 E l e m e n t G D 的应 用[ J ] . 质谱 学报 ,2 0 0 5( 1 0 ).
技 术 ,2 0 1 1( 0 4).
( 6): 7 6 .
同一台仪 器不同的人分析 不 同台仪器不 同的人分析
注 :结 果为三 次 重复测 量 的平均值 。 3 )重现 性 。 由第一 次制样 的数据 作 图得 图 2可 。从 图 2 可
知 , 不 同含量 段 的元素 其重 现性较 好 且相对 标准 偏差 小 。 4 )干扰 峰判 断 。 由于 辉光 放 电质谱仪 三 阶段 固定分 辨 能力 ,
现 存在 焊 接 缺 陷部 位 , 必 须 经打 磨 清 理后 , 再重 新 焊接 , 直 到
正常 , 此类 事 故也 没 有再 次 出现 。这 说 明 , 通过 对 改 向滚 筒 进 行现 场 焊接 能 够提 高 其 运行 可 靠性 , 不但 避 免 了事 故 的反 复 发 生, 而且 还延长 了滚 筒 的使用寿 命 。
辉光放电光谱法定量分析金属材料表
所用波长,nm 371.994 165.701 288.15 403.449 177.497 425.433 341.477 396.152 337.279 130.217 174.272
GDOES定量深度逐层分析方法
分析方法的建立
仪器
GDS-750A辉光放电光谱仪(美国LECO公司) SS-1000试样磨抛机 (美国LECO公司) NT-200TP 直读天平(日本岛津公司) Dektak 6M表面轮廓仪(美国Veeco公司)
因素
水平
1
电压 (A) 电流(B)
500V 10mA 30s
3
900V 30mA 40s
4
1100V 40mA 50s
5
1300V 50mA 60s
GDOES定量深度逐层分析方法
光源参数的优化——正交试验
结论
通过方差分析和因素重要程度的排序可知,电压和电流为显著影响因素,预溅射时间的影响不显 著。对大部分我们所关注的10个主要分析元素(Mn, Si,Cr,Ni,C,P,Al,O, N)而言,电 压和电流对元素强度的其强度的相对标准偏差(RSD值),即分析稳定性的影响最大。 根据最佳水平组合排列发现,电压的最佳值为1100V和1300V,电流为20mA~50mA,预溅射 时间应大于30S。 一般而言,电压和电流设定越高,单位时间内剥离的样品量越多(即溅射率越大),受标样表面 状况的影响越小,稳定性越好,相对标准偏差值越小。预溅射时间越长,分析的稳定性越好。
建立GDOES定量深度逐层分析方法
分析方法的建立
标准样品的处理 标准样品的表面经320目SiC砂纸水磨抛光,抛光后,立即用无水酒精清洗表面,并 用热风吹干。
标准样品的溅射率计算 在经优化的仪器分析参数下,计算了各不同标准样品的溅射率。
铜试金预富集-辉光放电质谱法测定贵金属矿样中痕量铂钯铱金
铜试金预富集-辉光放电质谱法测定贵金属矿样中痕量铂钯铱金陈丁文;李斌;董守安;普朝光【摘要】对利用铜试金预富集后辉光放电质谱法(GDMS)测定贵金属矿样中痕量Pt、Pd、Ir、Au的方法进行了探索性研究.着重考察了铜试金条件的选择和辉光放电电极的匹配、质谱的测定条件和测定方法等.分析结果表明,痕量(μg级)贵金属元素Pt的含量在1.99~15.0μg,回收率为92.0%~111.9%;Pd的含量在3.15~29.78μg,回收率为88.4%~113.3%;Ir的含量在0.12~0.60 μg,回收率为68.3%~100.0%;Au的含量在10.43~24.08μg,回收率为98.9%~127.0%.方法可应用于矿石、矿物及其他物料中痕量贵金属的分析.【期刊名称】《岩矿测试》【年(卷),期】2008(027)005【总页数】4页(P329-332)【关键词】铜试金;辉光放电质谱法;贵金属;矿样【作者】陈丁文;李斌;董守安;普朝光【作者单位】云南警官学院,云南,昆明,650223;云南警官学院,云南,昆明,650223;昆明贵金属研究所,云南,昆明,650221;昆明物理研究所,云南,昆明,650223【正文语种】中文【中图分类】O652.6;O657.63;O614.82;O614.123铜的原子半径、晶体结构和价态等方面与贵金属相近或相似,能满足形成固熔体的要求而成为较好的试金捕集剂[1-4]。
以往铜试金所得的试金扣较大,湿法溶解后与贵金属分离再进行测定的工序是相当繁琐的,结果也欠可靠性。
因此,铜试金法的发展受到限制。
辉光放电质谱法(GDMS)具有检测灵敏度高、准确度好、重复性好、质量分辨率高而干扰少、线性动态范围宽等优点,是近年来迅速发展并广泛用于高纯物质中痕量和超痕量杂质元素分析的无机质谱新技术[5-7]。
GDMS法能直接使用固体材料,具备全面分析的能力,目前在高纯铂粉的分析中已有研究和应用[8];但对于矿石、地质试样中痕量或超痕量铂族金属(PGEs)的分析,由于粉末试样的非导体性质,直接测定是困难的。
辉光放电质谱法测定合金钢中各元素的相对灵敏度因子
引用格式:汤云腾. 辉光放电质谱法测定合金钢中各元素的相对灵敏度因子[J]. 中国测试,2024, 50(3): 84-89. TANG Yunteng.Determination of relative sensitivity factors of elements in alloy steel by glow discharge mass spectrometry[J]. China Measurement &Test, 2024, 50(3): 84-89. DOI: 10.11857/j.issn.1674-5124.2021110130辉光放电质谱法测定合金钢中各元素的相对灵敏度因子汤云腾(中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心,福建 厦门 361021)摘 要: 采用辉光放电质谱法(GDMS )分析合金钢中元素相对灵敏度因子(RSF ),优化放电电流、气体流量和预溅射时间等条件,排除质谱干扰并选定合适同位素。
研究不同放电条件对元素RSF 的影响,并比较不同基体下RSF 的差异。
通过合金钢标准样品建立回归曲线,获得校正后的相对灵敏度因子(RSF steel ),用于定量分析。
结果表明,放电气体流量是元素RSF 的主要影响因素,轻元素RSF 随放电气体流量增加而减小,重元素RSF 随放电气体流量增加而增大。
合金钢基体下的大部分元素RSF 小于其标准RSF ,经RSF steel 校正的测量值与参考值间的相对偏差低于10%,相对标准偏差(RSD )小于5%,准确度和精密度良好。
关键词: 辉光放电质谱法; 合金钢; 相对灵敏度因子中图分类号: O657.63; TB9文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2024)03–0084–06Determination of relative sensitivity factors of elements in alloy steel by glowdischarge mass spectrometryTANG Yunteng(Xiamen Institute of Rare Earth Materials, Haixi Institutes, Chinese Academy of Sciences, Xiamen 361021, China)Abstract : This paper describes an analytical method to determine the relative sensitivity factors (RSF) of elements in alloy steel by GDMS. The parameters, such as discharge current, gas flow rate and pre-sputtering time were optimized. Also, The mass interferences were investigated and suitable isotopes were selected for analysis. The effects of different discharge conditions on RSF were studied and the differences of RSF between different substrates were compared. The relative sensitivity factors (RSF steel ) obtained by the regression curves established by alloy steel standard samples were used for quantitative analysis. The results showed that the main influence factor of RSF was gas flow rate. With the increase of gas flow rate, RSFs of light elements decreased, but RSFs of heavy elements increased. RSFs of most elements in alloy steel matrix were less than their standard RSFs. Relative deviations between the corrected values and the reference values were less than 10% and the relative standard deviations (RSDs) of most elements were less than 5%. The accuracy and precision were in good agreement.Keywords : glow discharge mass spectrometry (GDMS); alloy steel; relative sensitivity factors收稿日期: 2021-11-27;收到修改稿日期: 2022-02-07作者简介: 汤云腾(1989-),男,福建漳州市人,工程师,硕士,从事材料成分分析研究。
铝合金中微量元素辉光放电质谱定量分析研究
铝合金中微量元素辉光放电质谱定量分析研究李继东;王长华;郑永章【摘要】以辉光放电质谱法对牌号为6063铝合金标样(E421a)中9个元素进行测定,获得每个元素的灵敏度因子(RSF),并考察了辉光放电电流、放电氩气流速以及离子源冷却温度对RSF值的影响.实验结果表明,辉光放电电流和氩气流速对RSF值有明显的影响,离子源冷却温度对其没有影响.以获得的RSF值对6063铝合金标样另一个点(E422a)进行测定验证,测定值与标示值的相对误差在0.5%~5.6%之间,精密度( RSD)小于5%;以同样方法测定了一个7系铝合金样品中的相应元素,并与ICP-AES测定结果对比,结果的准确度和精密度良好.%The nine elements content in 6063 (trademark) alumina alloy standard sample (E421a) were determined, and the relative sensitivity factor (RSF) of each element was obtained. The effects of discharge current, gas rate and the ion source temperature for the RSF were investigated. The results show that the discharge current and gas rate have the obvious effects for the RSF, while the ion source temperature has no effects. In order to verify the RSF accuracy, the nine elements content of another standard sample (E422a) were analyzed by GD-MS through the obtained RSF calibration and the relative deviation, which the actual and marked-value are among 0. 5%-5. 6% with precision of less than 5%. Using the same method for the analysis of 7 series alumina alloy, the good accuracy and precision are achieved, and prove by the comparison of ICP-AES analytical results.【期刊名称】《质谱学报》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】5页(P18-22)【关键词】辉光放电质谱;铝合金;相对灵敏度因子;定量分析【作者】李继东;王长华;郑永章【作者单位】北京有色金属研究总院,北京100088;北京有色金属研究总院,北京100088;北京有色金属研究总院,北京100088【正文语种】中文【中图分类】O657.63辉光放电质谱(glow discharge mass spectrometry,GD-MS)是利用辉光放电源作为离子源与质谱仪结合进行元素含量测定的一种分析方法。
辉光放电发射光谱法在材料分析中的应用
收稿日期 : 2007212228
作者简介 :杨 明 ( 19782) ,男 ,湖北人 ,助研 ,主要从事元素分析及 ICP2AES实验室的管理和测试工作 ,发表
0. 2
Mo
1
0. 8
Nb
2
0. 6
Ni
3
0. 1
Si
3
0. 4
Ti
1
0. 6
V
1
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Zr
2
1. 5
图 1 辉光放电阴极溅射光源示意图 Fig. 1 Scheme of glow discharge cathodic sputtering
1. 3 应用特点 由于辉光放电属于低气压放电 ,具有高度的稳
型及镀层表观厚度的概念 [ 17 ] 。 Zdenek W eiss等人用辉光放电光谱法对硬涂层
近年来 ,科学家发现在许多情况下 ,材料表层组 成及结构对材料的性质有特殊的作用 ,因此表层分 析和逐层分析的重要性日益为分析家所关注 。通常 用于表面分析的手段有俄歇电子能谱 (AES) 、X 射 线光电子能谱 (XPS) 、二次离子质谱 ( SIM S)和辉光 放电发射光谱 ( GD 2OES) 等 [ 1 ] 。由于设备价格 、分 析准确度和精密度等不同 ,在日常分析中的应用也 不一定相同 。辉光放电发射光谱分析技术 ,近几年 来正在被广泛应用于新材料的研究开发和产品的质 量控制中 [ 2~6 ] 。
和放电气压对元素谱线发射强度及相对强度稳定性 的影响 ;测定了中低合金钢标准样品中 C、Si、M n、
辉光放电光谱法分析镀锌钢板
辉光放电光谱法分析镀锌钢板张毅,陈英颖,张志颖(宝山钢铁股份有限公司技术中心,上海201900)摘要:介绍了利用辉光放电光谱法分析不同种类的热镀锌板和电镀锌板的镀层定量分析;在锌铁合金化热镀锌板上界面定量计算方法的设计;锌铁合金化热镀锌板表面问题的发现。
试验结果表明,辉光放电光谱法是配合镀锌板产品质量控制、研究开发的一种有效的分析手段。
关键词:辉光放电;光谱法;镀锌板中图分类号:O657.31文献标识码:A文章编号:1001-4020(2004)04-0191-04ANALYSIS OF GALVANIZED ST EEL SHEET S BY GLOW DISCHARGE AESZHANG Yi,CHEN Ying-ying,ZHANG Zh-i ying(T echnical Center,Baoshan I ron and S teel Co.Ltd.,Shanghai201900,China)Abstract:G low discharge A ES(GD-A ES)w as applied effectively to the analysis of galvanized steel sheets.I n application of this analytical technique to the analysi s of galvanized steel sheets,a method was established to meet w ith the analysis of galvanized steel sheets of different pro duction-technolog ies(i.e.the hot-dipping galvanization o f pure zinc or of Zn-Fe alloy,the electroplating of zinc or of Zn-N i alloy and etc.)and to g ive chemical composition of elements in majo r, minor and micro amounts in the coating layer and t heir changes with the change of dept h of the coating layer simultaneously.T he results of the thickness and mass of the coating layer w er e also given,tog ether w ith the results of chemical composition of the substr ate metal.T he proposed method w as also applied to the analysis o f surface-defects.I n t he analysis of samples produced by hot-dipping process w ith Zn-Fe alloy,a correctio n factor was proposed in the calculation of Fe co ntent in the coating lay er to elimite the error due to the coarseness appeared on t he surface of the coating layer.Keywords:G low discharge atomic emission spectrometr y;Surface analysis;Galvanized steel sheet钢板表面镀锌处理是提高抗大气腐蚀的有效方法。
X-射线荧光光谱法测定溶样后熔融制样金属硅中铁、铝、钙、钛、磷、铜
第21卷,第3期光谱学与光谱分析V ol.21,No.3,pp 400-4032001年6月S p ectrosco py and S p ectral A nal y sis June ,!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2001X -射线荧光光谱法测定溶样后熔融制样金属硅中铁、铝、钙、钛、磷、铜谷松海宋义李旭辉天津出入境检验检疫局,300201天津摘要本文提出了溶解、蒸干然后用熔剂熔融残渣的样品制备方法,解决了金属硅不易直接熔融制样的难题,可以同时测定金属硅中多种杂质元素,消除了基体效应的影响,克服了标准样品对测定的限制,测定范围广,准确度高,通过安排正交试验确定了样品制备条件。
主题词X -射线荧光光谱仪,金属硅,熔融残渣制样方法2000-09-26收,2001-02-11接受;谷松海,1964年3月生,天津检验检疫局技术中心高级工程师金属硅是我国重要的出口产品之一,传统上只对其中铁、铝、钙进行检测。
但近年来越来越多的国家对其中钛、磷、铜等元素提出了检测要求。
现行检测标准[1!3]仅有铁、铝、钙的检测方法。
文献[4]提出了采用正丁醇-三氯甲烷萃取富集,S nC l 2还原显色后反萃取吸光光度测磷的方法。
X -射线荧光光谱具有分析结果准确、快速、简便、成本低的特点。
但金属硅及铁合金类样品因单质元素的存在不易直接采用熔融法制样,大多采用粉末压片法制备样品[5!7],使得分析结果准确度受样品粒度影响较大[8],又因采用固体制样,所测元素受标准样品限制,不易检测标准样品标示值以外的其它元素。
本文提出了一种新的熔融制样方法,解决了金属硅熔融制样问题。
既使用各待测元素标准溶液配制所需的标准熔融样片,又可根据要求同时测定多种元素,且不受固体标准样品测试范围限制,各元素测定准确度满足标准方法[1!3]要求。
1实验部分1.1仪器和测试条件1.1.1仪器德国西门子公司SRS 3000型顺序式X -射线荧光光谱仪,端窗铑靶X -射线管,满功率为3k W ,8位自动进样器。
辉光放电光谱法测定因瓦合金中14种元素
辉光放电光谱法测定因瓦合金中14种元素刘洁;葛晶晶;孙中华【摘要】After the calibration curve was prepared using 11 certified reference materials of nickel-based alloy with similar content to invar alloy, a method for simultaneous determination of fourteen elements (C, Si, Mn, P, S, Ni, Cr, Mo, Cu, Al, Nb, Ti, Co and Fe) in invar alloy was established by glow discharge optical emission spec-trometry without sample treatment. The optimal conditions of glow discharge spectrometer for the determination of invar alloy were obtained as follows:the module voltage and phase voltage was 8. 22 V and 3. 82 V, respectively;the power was 70 W;the flushing time was 80 s; the integral time was 60 s. The calibration curves were plotted with mass fraction of each element as horizontal ordinate and its corresponding spectral intensity as vertical coordi-nate. The correlation coefficients of calibration curves were all higher than 0. 99. The actual sample of invar alloy was analyzed by the experimental method. The results showed that the mass fraction of Cr,Ni, Mo, Ti, and Fe were all higher than 0. 3% with relative standard deviations (RSD, n=11) all not higher than 1%, the mass frac-tion of C, Si, Mn, P, S, Cu, Al,Nb and Co were all less than 0. 3% with relative standard deviations (RSD, n=11 ) all less than 5%. The proposed method was applied to the determination of fourteen elements in invar alloy samples. The results were basically consistent with those obtained by titration method (Ni and Fe), high frequency combustion-infrared absorption method ( C and S) orinductively coupled plasma atomic emission spectrometry ( Si, Mn, P, Cr, Mo, Cu, Al,Nb,Ti and Co).%采用11种与因瓦合金成分含量相接近的镍基合金标准样品绘制校准曲线,建立了基本不需要样品处理即可对因瓦合金中14种元素( C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Mo、Cu、Al、Nb、Ti、Co、Fe)同时测定的辉光放电光谱法。
辉光放电发射光谱法测定钢板镀锌层中铅镉铬_于媛君
, 焦距为 1m, 多色仪光学系统 P 多色 a s c h e n u n e -R g / 多色仪光栅分辨率为 仪光栅刻数为 3 0 0 0g r mm, / 德国 M 0 . 0 1 4n m mm; M a h r表面形貌仪 ( a h r公 ; 。 司) 沈阳机械厂 ) S P 3 6 0 S 试样磨抛机 ( - 高纯氮 气 : 体积分数( 为9 高纯氩 9 . 9 9 9% ; φ) 。 气: 无水乙醇 ( 9 . 9 9 9% ; AR) φ=9 1 . 2 分析方法的建立 应用 射 频 辉 光 放 电 光 谱 的 表 面 分 析 技 术 , 通过 确 定 了 仪 器 最 佳 分 析 参 数, 见 表 1; 光源条件试 验 , 选用多种基体标准 样 品 , 通过相对溅射率校正建立 利用 校 准 曲 线 可 以 实 现 定 性 深 度 分 方法校准曲线 , 即将光谱强度转化为相应元素 析结果的定量转化 , 的含量 , 溅射时间转化为溅射深度 , 从而定量分析镀 、 锌钢 板 镀 层 中 P b、 C d C r的含量及其元素分布 状况 。
辉光放电发射光谱法测定钢板镀锌层中铅镉铬
于媛君 , 高 品, 邓军华 , 亢德华
( ) 鞍钢集团公司钢铁研究院 , 辽宁鞍山 1 1 4 0 0 1
摘 要: 通过条件试验 , 确定了辉 光 放 电 发 射 光 谱 仪 ( 的 最 佳 分 析 参 数 为: 分析功率 G D-O E S) 、 、 。 选用多种基体标准样品 , 氩气气压 6 预溅射时间 2 积分时间 1 通过溅射 3 0 W、 2 0P a 0 0s 0s 率校正建立校准曲线 , 定量分析镀锌板镀层中铅 、 镉、 铬元素含量及分布状况 , 得到镀锌层中各 元素随深度变化的分析谱图 , 方法定义了镀层中元素积分计算方法 , 从而得到镀层中铅 、 镉、 铬 、 、 各元素的检出限分别为3 铅) 镉) 元素含量 。 以纯锌标准样 品 进 行 检 出 限 测 定 , . 6 5( 1 . 3 3( ( / ; 铬) 以纯 锌 标 准 样 品 进 行 短 期 精 密 度 考 察 , 0 . 2 1 3个元素测定结果的相对标准偏差 g g μ ( ) 、 、 。制 备 了 典 型 涂 镀 样 板, 分别为 2 铅) 镉) 铬) 采用实验方 R S D, n=1 5 . 8% ( 1 . 3% ( 6 . 6% ( 法进行测定 , 并采用电感耦合等离子体质谱法进行比对分析 , 结果一致性较好 。 实验方法适用 于快速定量测定钢表面 1~5 镉、 铬元素含量 。 0μ m 厚度的镀锌板镀层中铅 、 关键词 :辉光放电发射光谱法 ; 镀锌板 ; 镀层 ; 铅; 镉; 铬
辉光放电质谱法测定高纯镍中16种痕量杂质元素
辉光放电质谱法测定高纯镍中16种痕量杂质元素杨海岸;罗舜;闫豫昕;刘英波【摘要】采用辉光放电质谱法(GD-MS),不用标准样品绘制校准曲线,直接测定高纯镍中硅、磷、硫、锰、铁、钴、锌、砷、镉、锑、锡、铅、铋、镁、铝和铜共16个痕量杂质元素.确定了分析高纯镍的最佳仪器参数并总结了参数的调节方法.当预溅射时间设定在20 min时,可以完全消除样品在预处理过程中引入的钠、钙和铁的污染.在中分辨率分析模式下,选择丰度最高的24 Mg、27A1、28Si、31P、114 Cd、32S、209 Bi、75 As、55 Mn、56 Fe、59 Co、63 Cu、121 Sb、208Pb 作分析同位素可以减小同位素质谱峰干扰,但锌和锡例外.虽然64 Zn和120Sn丰度最高,但其质谱峰分别与36Ar14N16O和82Se36Ar的质谱峰重叠,因此实验选择质谱峰能分开、丰度较低的66Zn和118Sn作为分析同位素.采用实验方法对3个高纯镍样品进行分析,测定值与参考值以及电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)的测定值符合性较好.其精密度随着元素含量的增大而越来越好,当元素含量在μg/g 水平时,其相对标准偏差(RSD)小于10%.【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2015(035)005【总页数】6页(P1-6)【关键词】辉光放电质谱法;高纯镍;痕量元素;无需标准样品直接分析【作者】杨海岸;罗舜;闫豫昕;刘英波【作者单位】昆明冶金研究院,云南昆明650031;国家有色金属产品质量监督检验中心,云南昆明650031;昆明冶金研究院,云南昆明650031;国家有色金属产品质量监督检验中心,云南昆明650031;昆明冶金研究院,云南昆明650031;国家有色金属产品质量监督检验中心,云南昆明650031;昆明冶金研究院,云南昆明650031;国家有色金属产品质量监督检验中心,云南昆明650031【正文语种】中文镍是一种银白色的铁磁性金属,镍质量分数在99.99 %以上的金属镍称为高纯镍,它可以用作焊条、溅射靶材料、磁性薄膜、高纯镍管钠汞齐、引线框架及接线端口等特殊电子材料和合金材料 [1]。
辉光放电光谱分析技术在金属材料分析中的应用
电光谱仪 正在被 广泛应 用在工厂 、 验 室及研究 中心 , 于产品 的质量控 制和新 材 料的研 究开 发 。 实 用
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第 1 9卷 , 6期 第
2002年 1 1 月
光
谱
实
验
室
Vo 1.1 9 ,N O.6
N o m b r,2002 ve e
C ieeJ u n lo p crso y L b r t y hns o ra f S etocp a oao r
中 图 分类 号 : 5 . 9 06 7 3
文 献标 识 码 : A
文 章编 号 :0 4 8 3 (0 2 0 . 7 10 10 — 1 8 2 0 ) 60 1 . 7
1 前 言
自从 1 6 9 8年 Gr i mmB 提 出特 殊 结 构 的辉 光放 电灯 以 来 , 于 辉 光 放 电 属 于 低 气 压 放 电 , 有 ] 由 具
图 1是 近 年 来 辉 光 放 电 光 谱 技 术 应 用 领 域 的 分 布 图 。在 国 内 , 光放 电 光 谱 分 析 技 术 的应 用 , 辉 中科
院金属研 究所从 2 O世 纪 8 O年 代 初 期 就开 始 进 行 了深 入 的 研 究 。
① 联系入. 电话 : 0 5 6 4 3 3E・ i za ( 2 ) 6 8 7 I mal h o—i y o -On C t w@  ̄ o CI-1 1
作 者简 介 。  ̄
,16- )男 , 苏省 高邮县 人 , ( 96 , 江 高级 工 程师 , 硕士 . 从事 仪器分 析方 法 的研究和 应 用 .
辉光放电质谱应用和定量分析
2012年2月February2012岩 矿 测 试ROCKANDMINERALANALYSISVol.31,No.147~56收稿日期:2011-10-24;接受日期:2011-10-29基金项目:中国计量科学研究院基础科研项目(AKY1031)作者简介:徐常昆,硕士研究生,核燃料循环与材料专业。
E mail:changkunxu@gmail.com。
通讯作者:周涛,博士,副研究员,从事化学计量与无机质谱研究工作。
E mail:zhoutao@nim.ac.cn。
文章编号:02545357(2012)01004710辉光放电质谱应用和定量分析徐常昆1,周 涛2 ,赵永刚1(1.中国原子能科学研究院,北京 102413;2.中国计量科学研究院,北京 100013)摘要:辉光放电质谱(GDMS)是利用辉光放电源作为离子源的一种无机质谱方法。
GDMS采用固体进样,样品准备过程简单、分析速度快、基体效应小、线性范围宽,是痕量分析的一种重要分析手段,在国外已经成为高纯金属和半导体分析的行业标准方法。
GDMS可以进行深度分析,选择合适的放电条件,可以在样品表面获得平底坑,深度分辨率可以满足对微米量级的层状样品进行测量。
目前商业化的GDMS都是直流放电源,这些仪器需要用第二阴极法或混合法才能对非导电材料进行测量,从而限制了GDMS在非导体材料分析方面的应用。
GDMS放电源和单接收方式并不能满足同位素丰度精确测量的要求,在精确度要求不高的情况下,GDMS在固体样品同位素丰度的快速测量方面还是有一定的应用价值。
文章总结了近几年国内外GDMS在各领域的应用进展和定量分析技术发展方向。
GDMS已经成为一种高纯导电材料分析的重要方法;在深度分析、非导电材料分析、固体同位素丰度快速测量中有一定的应用前景。
在定量测量方面,由于受到基体、测量条件等影响因素较多,缺乏合适的基体匹配的标准物质用于校正,GDMS主要停留在定性和半定量分析阶段。
辉光放电质谱法测定棒状高纯镁中12种杂质元素
辉光放电质谱法测定棒状高纯镁中12种杂质元素刘元元;胡净宇【摘要】The determination method of 12 major impurity elements in rodlike high-purity magnesium (in-cluding Al,Si,Ca,Cr,Mn,Fe,Ni,Cu,Zn,Sn,Pb and Bi) by glow discharge mass spectrometry (GD-MS) was established.The results showed that the discharge surface area of rodlike sample was small and the discharge was instable.When the discharge current was 47.0 mA and the gas flow was 599mL/min,the matrix signal wasstable.Meanwhile,the strength could meet the testing requirements.The pollution of Na,Fe and Ca on sample surface could be fully removed by pre-sputtering for 15 min.The abundance of 27Al,28Si,52Cr,55Mn,56Fe,58Ni,63Cu,64Zn,208Pb and 209Bi was highest,and the analytical results were good under moderate resolution mode.Since 40Ar had interference with the determination of 40Ca,44Ca was selected as the determination isotope and the analytical results were good under moderate resolution mode.120 Sn could be fully separated from40Ar40Ar40Ar when the resolution was higher than 7 960,so 120Sn was selected as isotope for determination under high resolution mode.Twelve impurity elements in rodlike high-purity magnesium were determined according to the experimental method.The relative standard devi-ations (RSD,n=5)were between 1.8% and 10.9%.The standard deviations (SD,n=5) of all analysis results were less than the repeatability limit specified in national standard method (GB/T 13748).The found results were comparedwith those obtained by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and inductively coupled plasma atomic emissionspectrometry(ICP-AES) with standard addition.The consistence of most elements was good.Since the relative sensitivity factor (RSF) of rodlike magnesium sample was different from the standard RSF,the determination results of Fe,Cu and Zn showed large difference.However,the determination results had no great influence on the purity grading ofhigh-purity substance.%建立了辉光放电质谱法(GD-MS)测定棒状高纯镁中Al、Si、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Sn、Pb、Bi共12种主要杂质元素的方法.试验表明:棒状样品的放电表面积小、放电容易不稳,将放电电流设在47.0 mA、气体流量设在599 mL/min时,基体信号稳定且强度可满足测试的要求;预溅射15min可完全消除样品表面的Na、Fe、Ca等元素的污染.27Al、28Si、52Cr、55Mn、56 Fe、58Ni、63Cu、64Zn、208Pb、209Bi丰度最高,在中分辨下分析即可得到较好的结果;由于存在40Ar对40Ca的干扰,所以选择44Ca作为分析同位素,在中分辨下进行分析即可得到较好的结果;120Sn与40Ar40Ar40Ar在分辨率大于7960时才能完全分开,所以在高分辨模式下以120Sn为测定同位素进行测定.按照实验方法对棒状高纯镁中12种杂质元素进行测定,相对标准偏差(RSD,n=5)为1.8%~10.9%,所有分析结果的标准偏差(SD,n=5)要小于国家标准方法GB/T 13748中的重复性限量;测定值与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法及电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)标准加入法的结果进行比对,大部分元素符合性较好,由于棒状镁样品的相对灵敏度因子(RSF)与标准RSF存在差异,Fe、Cu、Zn元素测定值差别较大,但是测定结果对高纯物质纯度定级无太大影响.【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2018(038)004【总页数】6页(P16-21)【关键词】辉光放电质谱(GD-MS)法;棒状样品;高纯镁;杂质元素【作者】刘元元;胡净宇【作者单位】钢铁研究总院,北京100081;钢铁研究总院,北京100081【正文语种】中文金属镁及其合金密度小、质轻、比强度高,多用于航空、汽车制造等领域。
直流辉光放电光谱法同时测定铸铁中12种元素
直流辉光放电光谱法同时测定铸铁中12种元素梁潇【摘要】通过试验确定激发电压为1 150 V,激发电流为45 mA,预燃时间为180 s 和积分时间为10 s的分析条件,并对各元素光电倍增管电压进行调节,实现元素含量与激发强度有最佳输出关系.建立了同时测定铸铁中碳、硅、锰、磷、硫、镍、铬、钼、铜、钛、钒、硼含量测定的直流辉光放电光谱法.采用基体元素铁为内标,选择6块白口合金铸铁光谱标准样品,以各分析元素对基体的相对含量和相对强度绘制校准曲线,各元素校准曲线的相关系数均在0.994 0以上.精密度考察结果表明,各元素测定结果的相对标准偏差在0.24%~2.5%之间.对灰口铸铁标准样品进行测定,测定值与认定值相符.对白口铸铁样品与火花源原子发射光谱比对分析,结果基本一致.【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2015(035)008【总页数】6页(P1-6)【关键词】辉光光谱法;铸铁;多元素;同时测定【作者】梁潇【作者单位】首钢总公司技术研究院,北京100043【正文语种】中文铸铁是主要由铁、碳、硅等元素组成的合金的总称,是冶金行业必不可少的原料,其化学成分是影响钢铁质量的重要因素。
按照断口颜色来分,铸铁主要分为白口铸铁和灰口铸铁。
对于白口铸铁的成分分析,利用火花源原子发射光谱法或X射线荧光光谱法可以达到快速成分分析[1-4],而对于已经形成不同形态游离碳的灰口铸铁,目前的检测手段比较有限,有利用火花源原子发射光谱法进行灰口铸铁分析的报道[5],但在本实验室未能得到重现,因此,灰口铸铁的快速分析方法仍相对比较缺乏。
辉光放电光谱法具有基体小、干扰少、背景低、分析速度快等优点,既可以分析白口铸铁,也可以分析灰口铸铁,目前已有利用辉光光谱法进行灰口铸铁成分分析的报告,取得较好的效果[6-12]。
据此,本文在前人研究的基础上,利用辉光光谱法对铸铁中C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Mo、Cu、Ti、V、B等12种元素成分进行了测定,扩大了分析元素数量,并且在优化基础分析条件的同时做了大量调节优化各元素光电倍增管电压试验,最大程度保证元素含量与激发强度有最佳输出关系,实现了铸铁中多元素的同时、快速、准确的分析,方法具有良好的精密度和正确度。
辉光放电质谱法测定高纯锌中痕量杂质元素
辉光放电质谱法测定高纯锌中痕量杂质元素杨海岸;罗舜;刘英波;李超;闫豫昕;张文娟;顾松;阮舒呈【摘要】采用辉光放电质谱法(GD-MS)测定高纯锌中Mg、Al、Fe、Co、Ni等12个痕量杂质元素.得出了最佳仪器工作参数,讨论了合理的样品预处理方法以及可能引入的干扰元素,通过选择合适的样品预溅射时间消除其干扰;讨论了检测中存在的同位素质谱线干扰,并以此选择出适合的待测元素分析同位素质谱线和分辨率模式,使干扰的影响降低到最小;用Element-GD型高分辨辉光放电质谱仪分析了高纯锌产品样品,讨论了检测精密度,并将检测结果与其出厂标定值进行了比对,结果表明,辉光放电质谱法是一种检测高纯锌材料的简单、准确的方法.%12 trace impurity elements, such as Mg, Al, Fe, Co, Ni and so on in high purity zinc is determined by glow-discharge mass spectrometry (GD-MS).The optimal working parameters for instrument is obtained, the reasonable sample pretreatment method and the interferential elements might be introduced is discussed, and the interference shall be eliminated by selection of the proper sample pre-sputtering time;the isotope mass spectral line interference existing in determination is discussed, and thus to choose the proper isotope mass spectral line and resolution mode for the elements to be measured, so the effect of interference can be minimized;the high purity zinc product sample is analyzed by Element-GD glow-discharge mass spectrometry with high resolution, the precision degree of determination is discussed, and the detection results are compared with the factory-calibration value, the results show, glow-discharge massspectrometry is a kind of simple, accurate detection method for high purity zinc material.【期刊名称】《云南冶金》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】6页(P126-131)【关键词】辉光放电质谱法;高纯锌;痕量元素检测【作者】杨海岸;罗舜;刘英波;李超;闫豫昕;张文娟;顾松;阮舒呈【作者单位】昆明冶金研究院,云南昆明 650031;昆明冶金研究院,云南昆明650031;昆明冶金研究院,云南昆明 650031;昆明冶金研究院,云南昆明 650031;昆明冶金研究院,云南昆明 650031;昆明冶金研究院,云南昆明 650031;昆明冶金研究院,云南昆明 650031;昆明冶金研究院,云南昆明 650031【正文语种】中文【中图分类】O657.31锌是一种浅灰色的过渡金属,外观呈现银白色,在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位,是一种当重要的金属。
辉光放电发射光谱法测定电工钢中8种元素
砂纸 精磨处 理 , 然后 用无 水 乙醇 清洗表 面 , 干后 吹
待用 ( 标准样 品表 面处理 与 实验 样 品处 理相 同 ) 。
在优化 激发 参数 下 , 择 恒定 电压/ 选 电流 模 式 , 用
标准样 品建立 校准 曲线 后 测 定 分析 样 品 , 析 分
验选择 激发 电压为 12 0V, 0 电流为5 A。 0m 2 2 预 燃 时间和积分 时 间的选择 . 设 置 激 发 电 压 为 1 0 V, 发 电 流 为 2 0 激
在 优化激 发条件 下选择 G W 1 8 B 0 3 5等 1 0块
光谱标 准物质 , 元素含量 范 围见 表 2 以基 体铁 元 ,
与认 定值 和其他 方法测 定值 一致 , 测量元 素 结果 R D值 小 于 2 。 S %
关键 词 : 光放 电发射 光谱 法 ; 辉 电工钢 ; 多元 素 ; 测定
中图分类 号 :0 5 67
文 献标 识码 : A
文章 编 号 :10 4 1 (0 1 0 一 0 9— 3 0 6— 6 3 2 1 ) l 0 3 0
时, 得到 元 素 的强 度 信 噪 比。结 果 表 明 , 度 在 强
1 以后达 到稳定 , 0S 故选 择积分 时 间为 1 。 0S
2 3 校 准 曲线 .
范 围内变化 , 其它参 数保持 不变 , 当激发 电流约 为 5 0mA时 , 多数元 素 的强 度有最 大信 噪 比, 因此 实
C S、 n P S C 、 iC 、iM 、 、 、 r N 、 u测 定 结 果 的短 期 精 密
度, 结果 见表 4 。对 1 光谱标 准样 品 G W036 块 B 18
辉光放电质谱仪测定不锈钢中微量元素的不确定度分析
mesrdb o shre l s pc o e y G - )ui cd met s t a adr. e esrmet n r it aue y l d c a a et m t (D MS, s gF e n a e lt ad T aue n u c tn s w i g n ss r r n i r sn n n h m e a y
4 2
福建分析测试
Fj r Il i&Tsn uiI l y s et g a 8 s A i
辉光放电质谱仪测定不锈钢中微量元素的不确定度分析
陈 小燕
( 福建 省计 量科学技 术研 究所 。 福建
摘
福州 3 0 0 5 0 3)
要: 本文 以不锈钢中铁(e元素作为 内标 , 辉光放电质谱仪测定不锈钢中锰 ( n , (i, ()磷( )镍 F) 采用 M ) s) S , P , 硅 硫
Un e ti t au t n o eDee m i a o fM ir ee e ti t i ls te y c ra n y Ev la i ft tr n t n o c o lm n S an e sS e l o h i n b Gl w sh r eM a sS e to er o Dic a g s p cr m ty
( i, ( r , w)钒( , ( o , A )钛( i, c ) 2 N)铬 C )钨( , v)钼 M )铝( 1, T)铜( u 等1种元素 。讨论 了测试过程中由测量重复性、 品不 样
均匀性和标准样品本身不确定度 等因素所带来的不确定度分量 , 计算 出测定不锈钢中的1种元素百分含量 的合成 2
不确定度及扩展不 确定度。研究结果表明, 采用辉光放电质谱仪测定不锈钢中的1种元 素含量的扩展不 确定度均小 2
辉光放电光谱法定量分析金属材料表
GDOES定量深度逐层分析方法
光源条件实验的讨论
• 在束斑形状和分辨率都满足要 求的情况下,本方法应尽可能的采 用低的分析电压和电流,因为分析 对象是纳米级厚度的薄膜,低溅射 率能保证得到纳米级的元素深度分 布信息和足够的采集量。根据三组 实验的维恩图发现,700V和20mA 是比较合适的分析条件。而根据正 交试验的结果,高电流和高电压的 光源条件能剥离表面足够的量,能 保证分析元素强度的稳定性。
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应用
铝基复合氧化膜的分析 冷板表面易锈蚀的原因分析
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应用
铝基复合氧化膜的分析
铝基复合氧化膜是采用水解的方法在铝电极箔表面预沉积了一层的 氧化物,然后再进行阳极氧化,工艺可以简单归为三个步骤:水解沉积、 高温热处理、阳极氧化。主要应用于铝电解电容器的制造。利用辉光放 电光谱技术对不同样品的制备工艺条件下的样品进行定量逐层分析,与 其他表征复合氧化膜特性的分析结果结合研究,进一步了解薄膜的结构, 有利于优化其制备工艺。
因为本方法主要应用于纳米级厚度膜层的测定,为了保证在定量逐 层分析时有足够的分辨率,因此设定的数据采集频率必须确保每次采集 到小于0.3nm深度的表面信息。
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GDOES定量深度逐层分析方法
光源参数的优化——速率实验 结论
通过实验,得出满足分析要求的光源参数:500V-10mA,500V20mA , 500V-30mA , 500V-40mA , 500V-50mA , 700V10mA , 700V-20mA , 900V-10mA , 1300V-10mA , 1100V10mA,。在这些光源参数条件下,能保证大多数样品的每次采集深度 小于0.3nm。
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GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法 分析方法的建立
仪器 GDS-750A辉光放电光谱仪(美国LECO公司) SS-1000试样磨抛机 (美国LECO公司) NT-200TP 直读天平(日本岛津公司) Dektak 6M表面轮廓仪(美国Veeco公司)
建立GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法 建立
GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法
光源参数的优化——速率实验 结论
通过实验,得出满足分析要求的光源参数:500V-10mA,500V-20mA, 500V-30mA, 500V-40mA,500V-50mA, 700V-10mA,700V-20mA,900V-10mA, 1300V-10mA,1100V-10mA,。在这些光源参数条件下,能保证大多数样品的 每次采集深度小于0.3nm。
闪镀镍 样品
13.0
12.6
13.6
14.0
10.0
12.6
10.4
14.0
11.5
12.0
12.4
1.4
11%
对于纳米级厚度的样品,其膜厚分析的相对标准偏差为11%。此方法可以满 足对纳米级厚度的镀层和膜层的分析测定。
准确度实验
分别用辉光放电光谱(GDOES),X射线光电子谱(XPS)及俄歇电子 谱(AES)三种表面分析方法对同一批样品进行研究,定量分析膜或镀层中 元素的含量及其元素分布状况,并测定膜厚。横向比较三种方法的分析结 果。 待测样品:其中1号~6号为冷轧板,表面形成自然氧化膜,7号和8号 为表面经过处理的冷轧板。 从GDOES分析图谱中可以得到, 1~8号冷轧板样品表面膜层和镀层中 各元素浓度随深度变化的趋势。通过计算,各样品表面的纳米膜层和镀层 厚度分别为9.6nm、11.6nm、9.7nm、13.8nm、10.7 nm、15.3 nm、15.9nm、 13.6nm。
考虑到所分析的样品主要为薄至纳米级厚度的氧化膜、钝化膜、镀镍层及 镀铬层等。因此建立分析方法时,必须考虑膜和镀层中所含的元素O、P、Ni、 Cr、Fe、Mn、Ti、Si、Al等以及易受污染的元素C,N等。建立的工作曲线范 围应该覆盖这些主要元素在膜中和镀层中的含量范围。 所选择的标准样品中元素的分析范围和以及各元素的特征谱线如下表所 示。
GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法
光源条件实验的讨论
在束斑形状和分辨率都满足要求的 情况下,本方法应尽可能的采用低的分 析电压和电流,因为分析对象是纳米级 厚度的薄膜,低溅射率能保证得到纳米 级的元素深度分布信息和足够的采集量。 根据三组实验的维恩图发现,700V和 20mA是比较合适的分析条件。而根据正 交试验的结果,高电流和高电压的光源 条件能剥离表面足够的量,能保证分析 元素强度的稳定性。
GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法
光源参数的优化——束斑轮廓实验
对于定量逐层分析而言,只有底部平直的束斑轮廓才能够真实地反映出 钢铁表面纳米级薄膜样品的表面信息。本课题选择不同的标准样品为考察对 象。在不同光源参数下,对样品进行溅射,溅射后的束斑用表面形貌仪进行 测定比较,选出具有理想束斑形状的溅射条件。
应用 铝基复合氧化膜的分析
冷板表面易锈蚀的原因分析
应用 铝基复合氧化膜的分析
铝基复合氧化膜是采用水解的方法在铝电极箔表面预沉积了一层的氧化 物,然后再进行阳极氧化,工艺可以简单归为三个步骤:水解沉积、高温热 处理、阳极氧化。主要应用于铝电解电容器的制造。利用辉光放电光谱技术 对不同样品的制备工艺条件下的样品进行定量逐层分析,与其他表征复合氧 化膜特性的分析结果结合研究,进一步了解薄膜的结构,有利于优化其制备 工艺。
分析方法的建立
标准样品的处理 标准样品的表面经320目SiC砂纸水磨抛光,抛光后,立即用无水酒精清洗表面, 并用热风吹干。 标准样品的溅射率计算 在经优化的仪器分析参数下,计算了各不同标准样品的溅射率。 标准工作曲线的制作 将所选用的标准样品处理后,在经优化的光源参数下激发各标准样品,经过溅 射率校正后,建立各分析元素分析强度和分析浓度的标准工作曲线。
因素
电压 (A) 电流(B)
水平
1
2
3
4
5
500V 10mA 20s
700V 20mA 30s
900V 30mA 40s
1100V 40mA 50s
1300V 50mA 60s
预溅射时间(C)
GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法
光源参数的优化——正交试验 结论
通过方差分析和因素重要程度的排序可知,电压和电流为显著影响因素,预溅射时间的影响 不显著。对大部分我们所关注的10个主要分析元素(Mn, Si,Cr,Ni,C,P,Al,O, N)而言, 电压和电流对元素强度的其强度的相对标准偏差(RSD值),即分析稳定性的影响最大。 根据最佳水平组合排列发现,电压的最佳值为1100V和1300V,电流为20mA~50mA,预溅射时 间应大于30S。 一般而言,电压和电流设定越高,单位时间内剥离的样品量越多(即溅射率越大),受标样 表面状况的影响越小,稳定性越好,相对标准偏差值越小。预溅射时间越长,分析的稳定性越好。
GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法
光源参数的优化——束斑轮廓实验
结论:通过束斑轮廓实验,选定放电电压700V~900V,放电电流20~40mA。束斑情况如 下图:
1 凸状
2 凹状
3 平直
GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法
光源参数的优化——速率实验
选择一块溅射率较大的标准样品,以一定的时间溅射样品表面,用表面 轮廓仪测得溅射深度。可知单位时间内样品的溅射深度 nm·s-1。以此为依据, 设定数据采集频率 次·s-1。 因为本方法主要应用于纳米级厚度膜层的测定,为了保证在定量逐层分 析时有足够的分辨率,因此设定的数据采集频率必须确保每次采集到小于 0.3nm深度的表面信息。
建立GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法 建立 光源参数的优化
影响辉光放电等离子体的光源参数有三个:放电电流、放电电压和气体 压力。这三个参数不是完全独立的,如果其中两个被确定,第三参数将随着 样品成分的变化而变化。当采用辉光放电光谱法进行样品分析时,光源的控 制一般采用恒定放电电压和放电电流方式,因此放电电压和放电电流是重要 的光源参数。 在建立标准工作曲线的过程中,预溅射时间的长短对于获得稳定的元素 强度信号有很大的影响。因此必须选择合适的预溅射时间。
辉光放电光谱法定量分析金属材 料表面纳米级薄膜的研究
宝山钢铁股份有限公司研究院
2011年6月8日
内容 绪论 GDOES定量深度逐层分析方法 精密度实验 准确度实验 应用 结论
绪论
金属材料具有较高的强度和优良的机械加工性能,但其最大缺 点是易腐蚀,往往造成巨大损失。许多金属材料防腐性能主要取决 于表面的特性和状态,通过表面处理技术可以实现以最低的经济成 本来生产优质产品。研究金属材料表面的自然氧化和腐蚀现象,以 及各种表面处理的新工艺,如闪镀、钝化等正成为一个重要的课题。 金属材料表面所形成的各种纳米级厚度的薄膜和镀层的化学成分和 组织结构对材料本身性能有很大的影响,因此需要建立与工艺研究 相适应的一种定量分析测试方法。
准确度实验
XPS变角度法测定膜厚 用XPS变角度法测定冷轧板1号样品表面的氧化膜的膜厚。通过改 变样品表面和分析器入射缝之间的角度,来计算表面膜层的厚度。本 实验仪器的垂直探测深度为10nm量级,以Fe的0价态出现与否作为膜厚 测定的依据,不断改变样品表面和分析器入射缝之间的角度,当0价态 Fe峰刚好消失时可以计算表面膜层的厚度。本实验中,θ=90°时, 出现0价态的Fe峰(710.9eV)可以以判定探测深度已超过膜层厚度进 入基体,推测膜层厚度≤10nm;θ=30°时,0价态的Fe峰消失,推测 膜层厚度≥5nm(即10nm×Sin30°=5nm)。通过以上上述的变角度实 验,可以知道该样品的膜层厚度在5nm-10nm之间,与GDOES的膜厚分析 结果基本吻合。
16 14 12
1.700V-20mA-40s 2.1300V-40mA-40s 3.(1300V-40mA)700V-20mA-40s
RSD 值
10 8 6 4 2 0 Mn Si Cr Ni C P Al O N
主要元素
GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法
定量逐层分析
将待分析的样品制成长宽各大于15mm形状,不用任何机械手段擦磨待 分析样品的表面,仅能用丙酮或无水酒精清洗表面,并用热风吹干。 应用已建立的GDOES深度逐层定量分析的方法,以经优化的光源参数 钢铁样品的表面进行分析,得到定量逐层分析的结果。结果是以被测样品的 表面深度(nm)为横坐标、元素的百分含量(%)为纵坐标的图谱,见下图。
GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法
光源参数的优化
本论文通过以下三个实验来确定最佳的放电电压、放电电流和预溅射时 间,以获得最优的光源参数条件。 1)正交试验 2)束斑轮廓实验 3)速率实验
GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法
光源参数的优化——正交试验
试验设定为3因素5水平试验。即考察放电电压,放电电流,预溅射时间对10个主要分析元素发 射强度稳定性的影响。每种组合重复5次。以各元素强度值的相对标准偏差RSD值为考察对象。 RSD值越小,强度的稳定性越好,参数选择的越合适。 正交试验的因素水平表如下:
GDOES定量深度逐层分析方法 定量深度逐层分析方法
镀层或膜层中主要元素的分析范围和所选用的特征谱线波长
元素 Fe C Si Mn P Cr Ni Al Ti O N 含量范围,% 含量范围,% 40.4~ 40.4~100 0.001~ 0.001~4.9 0.001~4.8 0.001~ 0.001~ 0.001~23.2 0.001~ 0.001~0.8 0.000~ 0.000~29.0 0.001~ 0.001~57.8 0.002~ 0.002~100 0.001~ 0.001~30.0 0.001~ 0.001~38.9 0.001~ 0.001~8.3 所用波长, 所用波长,nm 371.994 165.701 288.15 403.449 177.497 425.433 341.477 396.152 337.279 130.217 174.272