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。
3、對規(guī)范中的技術指標和校準方法均進行了實驗驗證；依據(jù)JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》對儀器定量分析示值誤差測量結果的不確定度進行分析，進一步驗證了所采用的測量方法合理、可行。
規(guī)范的主要技術關鍵：
1、能量分辨率：能量分辨率是能譜儀的最重要指標，是區(qū)分相鄰X射線譜峰的能力。能譜儀的能量分辨率為測得的譜峰半高寬（FWHM）。Mn的Kα分辨率已從1970年代初的500eV左右，提高到124eV（SDD探測器）~130eV（Si-Li探測器）左右，理論分辨率約為100eV。
以金屬錳單質或金屬錳為主元素的標準物質作為測量標準器，在儀器充分預熱穩(wěn)定后，設定加速電壓為15 kV，采集樣品的X射線能譜。利用能譜儀提供的計算分辨率的程序計算Mn-Kα的譜峰半高寬，或利用譜圖直接測量，重復測量6次，取測得值的平均值作為能譜儀能量分辨率。
2、定量分析示值誤差及重復性：X射線能譜儀一般被認為是一種半定量分析儀器。隨著硬件（探測器、窗口等）和分析軟件技術的發(fā)展，X射線能譜儀的定量分析準確度有了很大提高。中等原子序數(shù)的無重疊峰元素的有標樣定量分析準確度已接近于波譜儀，主元素（＞20wt%）的相對示值誤差可達2%~3%。對于輕元素（原子序數(shù)小于11），至今國內外沒有一個公認的定量分析方法；X射線能譜儀的探測限一般為0.1%~0.5%，對于含量小于1wt%的痕量元素，X射線能譜儀的定量分析誤差較大，故輕元素和痕量元素的測量不在本規(guī)范的適用范圍。
待儀器充分預熱后，對標準物質中原子序數(shù)大于11且含量大于0.5％的至少三種元素進行有標樣定量分析，選取的元素應至少分布于三個不同周期。測定出每種元素的質量分數(shù)，連續(xù)測量6次，計算測得值的算術平均值，得到X射線能譜儀定量分析的相對示值誤差，同時通過計算實驗標準差得到該元素定量分析的重復性。
3、標準器：標準器應首選國家級電子探針/掃描電鏡成分分析有證標準物質，平坦、無水、致密、穩(wěn)定，微區(qū)成分均勻。校準能量分辨率時，使用金屬錳單質或金屬錳為主元素的成分分析標準物質，錳含量應≥50wt%，U≤0.5wt%，k=2；校準定量分析示值誤差與重復性時，推薦至少選用一個合金和一個硅酸鹽礦物標準物質，U≤0.5wt%，k=2。
意見提交：
意見或建議可以通過郵件回傳至秘書處，征求意見截止時間為2019年12月31日。
秘書處郵箱：MTC29@nim.ac.cn
聯(lián) 系 人：金森林，任玲玲
聯(lián) 系 電 話：010-64524972/6538，13671381740
