寶鋼研究院分析測試研究中心　胡瑩  陳家光  紀紅玲  劉俊亮

　　一、微束分析能力驗證樣品的基本要求

　　能力驗證活動一般采用兩種方式發(fā)放樣品:其一是準備一組樣品在實驗室中傳遞；其二是為每個參加實驗室準備一套樣品。第一種方式的優(yōu)點是樣品制備方面只要保證一套樣品均勻、穩(wěn)定即可；缺點是相互傳遞耗時較長；由于一般能力驗證活動都有一定的周期限制，各實驗室開展實驗的時間不夠充裕。第二種樣品發(fā)放方式的缺點在于不但要保證同一套樣品的均勻、穩(wěn)定，還要保證各組樣品之間的成分一致；優(yōu)點則是免去了相互傳遞的過程，各實驗室可以同時拿到樣品，做充分的實驗準備，能力驗證活動周期也能相應縮短。另外，活動中使用過的樣品各實驗室可以自行留下作為參考樣品使用。目前，在微束分析能力驗證活動中一般采用第二種樣品發(fā)放形式。

　　在微束分析能力驗證活動中，所使用的樣品均勻、穩(wěn)定是活動順利開展的基礎。

　　目前，涉及成分檢測的微束分析一般使用能譜儀或者波譜儀，樣品要置于電子束的轟擊下，所以要求樣品在電子束照射下必須是穩(wěn)定的，即樣品在所需的測試條件下不能產(chǎn)生電荷積累，同時要求樣品處于一種穩(wěn)定的物理化學狀態(tài)，以便保存和運輸。

　　由于微束分析中每一個分析區(qū)域的范圍都很小，一般在微米尺度，所以要求樣品在每一個測試點成分具有嚴格的一致性，甚至析出相引起的成分偏差都不允許存在，即要求微束分析能力驗證樣品具有良好的均勻性。    

　　二、微束分析能力驗證樣品的主要來源

　　1.商用標準樣品

　　將購買的標準樣品經(jīng)過簡單處理——分割、包鑲、研磨、拋光、噴碳等，直接作為能力驗證活動的樣品使用。因其簡便、快捷，且樣品質(zhì)量有保障，目前使用較多。

　　2.自行研制樣品

　　盡管商用標樣優(yōu)點很多，但是其涉及的成分組成有限，且多為純金屬或貴金屬合金，與各實驗室實際的測試對象有很大區(qū)別。所以，很多參加活動的實驗室要求研制一些與其實際測試對象相近的樣品作為能力驗證樣品。    

　　三、微束分析能力驗證可選樣品種類

　　由于微束分析能力驗證樣品的制備要求高，不能出現(xiàn)成分上的偏析，而且要性能穩(wěn)定，因此制備難度大。目前可選的主要有以下幾種:

　　1.特定合金樣品

　　選擇可以無限互熔且冶煉過程中沒有析出相的金屬制成合金能力驗證樣品，以滿足均勻性的要求。優(yōu)點是制備過程簡單、效果好，但由于滿足這些條件的金屬組合非常少，且多為貴金屬，與普通材料研究特別是鋼鐵材料差異較大，商用標樣多為此類，獲得容易，但有一定的局限性。

　　2.純金屬樣品
    純金屬作為微束分析標準樣品的一種重要形式，具有均勻性好的特點，但是其成分單一，若選作能力驗證樣品則失去了比對的意義，所以一般不使用。

　　3.天然礦物樣品

　　采用天然礦物作為能力驗證樣品，優(yōu)點是具有一定的硬度，加工性能好，穩(wěn)定不易氧化、磨損，便于保存、運輸。缺點是這類材料天然形成，均勻性相對較差；一般一次能力驗證活動參與實驗室至少要求15家，若使用天然材質(zhì)，即使同一批樣品也很難保證成分一致性，所以這類樣品雖然在活動中使用過，但是樣品發(fā)放之前的核驗、分揀工作量很大。

　　4.非晶體樣品

　　采用非晶體材料作為能力驗證樣品，具有均勻性好、不易氧化、耐磨性好、便于保存等特點，現(xiàn)在已有部分具有綜合專業(yè)能力的機構或多家單位共同協(xié)作研制這類樣品。寶鋼研究院分析測試研究中心作為能力驗證提供者在其2001年、2003年實施的“CNACL-T015金屬、硅酸鹽的微束分析”和“CNACL-T041金屬、硅酸鹽的微束分析”能力驗證活動中曾嘗試使用玻璃作為樣品，各參加實驗室反映很好。

　　5.單晶樣品

　　隨著單晶技術的不斷發(fā)展，單晶成分均一的特性逐漸被微束分析工作者關注，很多研究者希望能夠通過制備單晶的方法制作出成分組成與待測樣品相似的標準樣品。待測樣品一般組成較復雜，用普通的方法制備這類標準樣品很可能遇到第二相析出引起的成分不均，而單晶可以從根本上解決這一問題，拓寬了標準樣品的選材范圍，這也是單晶標準樣品最重要的優(yōu)點；此途徑同樣是制作能力驗證用樣品的好選擇，因其更符合實驗室實際，目前已逐漸受到關注。    

　　四、微束分析能力驗證樣品的形制

　　應用于微束分析的樣品往往需要一種規(guī)則的形制(形狀、構造、制式)，特別是工作表面和樣品的下表面要有很好的平行度，以便裝夾時樣品的工作表面處于電子顯微設備的工作位置。

　　1.立方體樣品

　　此種樣品一般應用于體積較大、有一定的塑性、可以進行機械加工的測試物質(zhì)。如大塊的金屬或合金樣品，直接利用機械方法切割成小塊，作為能力驗證活動樣品分發(fā)給參加實驗室。

　　2.嵌入載體樣品

　　一些制備的測試物質(zhì)初始形狀過小或者太脆不能進行機械加工，只能選擇一定的載體，共同組成能力驗證樣品。目前使用的主要有銅柱和銅管兩類載體。

　　一些測試物質(zhì)以金屬絲的形式存在，例如美國標準局提供的Au-Ag、Au-Cu合金標準物質(zhì)，其直徑只有0.5mm，不能直接作為能力驗證樣品發(fā)放給各實驗室。通常的做法是在特制銅柱一端鉆直徑0.5mm的小孔，截取相應長度的標準物質(zhì)嵌入孔中，加工銅柱表面至鏡面，使銅柱和標準物質(zhì)共同構成一組標準樣品，標準物質(zhì)作為該樣品的工作部分，銅柱作為樣品裝夾的載體。

　　對于脆性的測試物質(zhì)，將其破碎成小塊，用強力膠固定在特制銅管里，并使標準物質(zhì)的表面突出于銅管的一端，加工該端表面至鏡面，使銅管和標準物質(zhì)共同構成一組能力驗證樣品，標準物質(zhì)作為該樣品的工作部分，銅管和膠共同作為樣品裝夾的載體。    

　　五、微束分析能力驗證樣品的研制方向

　　隨著微束分析技術和能力驗證活動的發(fā)展，對樣品的要求變得越來越高，成分組成接近實際工業(yè)材料，具有良好的均勻性、穩(wěn)定性的樣品逐漸成為各參加實驗室的普遍需求。由于受商用標準物質(zhì)的種類限制，為了適應微束分析能力驗證的需要，目前已將下列兩種樣品的制備方式作為研制能力驗證樣品的一種發(fā)展方向。

　　1.單晶鐵基合金樣品

　　鋼鐵材料在微束分析中占有重要的位置，鐵基合金材料由于成分上接近實際材料，應用范圍很廣。鑒于鐵合金在熔煉過程中一般都伴隨析出相的產(chǎn)生，局部偏聚會影響均勻性，可采用拉拔單晶的方式解決這一問題。鐵基合金一般具有良好的機械加工性能，便于切分成實驗室可用的能力驗證樣品，可操作性強，貼近各實驗室實際，有很好的發(fā)展前景。

　　2.純凈玻璃標準樣品

　　玻璃屬非晶體材料，具有成分均勻、不易氧化、耐磨性好、便于保存等優(yōu)點，且其成分組成與冶金夾雜物和某些礦物有一定的相似性，是一種制作能力驗證樣品的理想材料。工業(yè)生產(chǎn)的玻璃或多或少都有一些雜質(zhì)以及成分上的不均勻，破碎重熔是均勻化、提純玻璃的一種有效途徑，且組分可控，適合制成系列樣品，也是微束分析能力驗證用樣品研制的一個重要方向。

　　鑒于微束分析能力驗證活動用樣品的要求與微束分析標準樣品通用技術條件中規(guī)定的標準樣品的要求基本一致，能力驗證活動又為組織多家實驗室共同檢測同一樣品提供了可靠的平臺，所以，一些研制的能力驗證樣品在活動之后可以通過一定的程序申請成為標準樣品，使能力驗證活動和微束分析標準樣品的研制相輔相成、互相促進。