宝钢研究院分析测试研究中心　胡莹  陈家光  纪红玲  刘俊亮

　　一、微束分析能力验证样品的基本要求

　　能力验证活动一般采用两种方式发放样品:其一是准备一组样品在实验室中传递；其二是为每个参加实验室准备一套样品。第一种方式的优点是样品制备方面只要保证一套样品均匀、稳定即可；缺点是相互传递耗时较长；由于一般能力验证活动都有一定的周期限制，各实验室开展实验的时间不够充裕。第二种样品发放方式的缺点在于不但要保证同一套样品的均匀、稳定，还要保证各组样品之间的成分一致；优点则是免去了相互传递的过程，各实验室可以同时拿到样品，做充分的实验准备，能力验证活动周期也能相应缩短。另外，活动中使用过的样品各实验室可以自行留下作为参考样品使用。目前，在微束分析能力验证活动中一般采用第二种样品发放形式。

　　在微束分析能力验证活动中，所使用的样品均匀、稳定是活动顺利开展的基础。

　　目前，涉及成分检测的微束分析一般使用能谱仪或者波谱仪，样品要置于电子束的轰击下，所以要求样品在电子束照射下必须是稳定的，即样品在所需的测试条件下不能产生电荷积累，同时要求样品处于一种稳定的物理化学状态，以便保存和运输。

　　由于微束分析中每一个分析区域的范围都很小，一般在微米尺度，所以要求样品在每一个测试点成分具有严格的一致性，甚至析出相引起的成分偏差都不允许存在，即要求微束分析能力验证样品具有良好的均匀性。    

　　二、微束分析能力验证样品的主要来源

　　1.商用标准样品

　　将购买的标准样品经过简单处理——分割、包镶、研磨、抛光、喷碳等，直接作为能力验证活动的样品使用。因其简便、快捷，且样品质量有保障，目前使用较多。

　　2.自行研制样品

　　尽管商用标样优点很多，但是其涉及的成分组成有限，且多为纯金属或贵金属合金，与各实验室实际的测试对象有很大区别。所以，很多参加活动的实验室要求研制一些与其实际测试对象相近的样品作为能力验证样品。    

　　三、微束分析能力验证可选样品种类

　　由于微束分析能力验证样品的制备要求高，不能出现成分上的偏析，而且要性能稳定，因此制备难度大。目前可选的主要有以下几种:

　　1.特定合金样品

　　选择可以无限互熔且冶炼过程中没有析出相的金属制成合金能力验证样品，以满足均匀性的要求。优点是制备过程简单、效果好，但由于满足这些条件的金属组合非常少，且多为贵金属，与普通材料研究特别是钢铁材料差异较大，商用标样多为此类，获得容易，但有一定的局限性。

　　2.纯金属样品
    纯金属作为微束分析标准样品的一种重要形式，具有均匀性好的特点，但是其成分单一，若选作能力验证样品则失去了比对的意义，所以一般不使用。

　　3.天然矿物样品

　　采用天然矿物作为能力验证样品，优点是具有一定的硬度，加工性能好，稳定不易氧化、磨损，便于保存、运输。缺点是这类材料天然形成，均匀性相对较差；一般一次能力验证活动参与实验室至少要求15家，若使用天然材质，即使同一批样品也很难保证成分一致性，所以这类样品虽然在活动中使用过，但是样品发放之前的核验、分拣工作量很大。

　　4.非晶体样品

　　采用非晶体材料作为能力验证样品，具有均匀性好、不易氧化、耐磨性好、便于保存等特点，现在已有部分具有综合专业能力的机构或多家单位共同协作研制这类样品。宝钢研究院分析测试研究中心作为能力验证提供者在其2001年、2003年实施的“CNACL-T015金属、硅酸盐的微束分析”和“CNACL-T041金属、硅酸盐的微束分析”能力验证活动中曾尝试使用玻璃作为样品，各参加实验室反映很好。

　　5.单晶样品

　　随着单晶技术的不断发展，单晶成分均一的特性逐渐被微束分析工作者关注，很多研究者希望能够通过制备单晶的方法制作出成分组成与待测样品相似的标准样品。待测样品一般组成较复杂，用普通的方法制备这类标准样品很可能遇到第二相析出引起的成分不均，而单晶可以从根本上解决这一问题，拓宽了标准样品的选材范围，这也是单晶标准样品最重要的优点；此途径同样是制作能力验证用样品的好选择，因其更符合实验室实际，目前已逐渐受到关注。    

　　四、微束分析能力验证样品的形制

　　应用于微束分析的样品往往需要一种规则的形制(形状、构造、制式)，特别是工作表面和样品的下表面要有很好的平行度，以便装夹时样品的工作表面处于电子显微设备的工作位置。

　　1.立方体样品

　　此种样品一般应用于体积较大、有一定的塑性、可以进行机械加工的测试物质。如大块的金属或合金样品，直接利用机械方法切割成小块，作为能力验证活动样品分发给参加实验室。

　　2.嵌入载体样品

　　一些制备的测试物质初始形状过小或者太脆不能进行机械加工，只能选择一定的载体，共同组成能力验证样品。目前使用的主要有铜柱和铜管两类载体。

　　一些测试物质以金属丝的形式存在，例如美国标准局提供的Au-Ag、Au-Cu合金标准物质，其直径只有0.5mm，不能直接作为能力验证样品发放给各实验室。通常的做法是在特制铜柱一端钻直径0.5mm的小孔，截取相应长度的标准物质嵌入孔中，加工铜柱表面至镜面，使铜柱和标准物质共同构成一组标准样品，标准物质作为该样品的工作部分，铜柱作为样品装夹的载体。

　　对于脆性的测试物质，将其破碎成小块，用强力胶固定在特制铜管里，并使标准物质的表面突出于铜管的一端，加工该端表面至镜面，使铜管和标准物质共同构成一组能力验证样品，标准物质作为该样品的工作部分，铜管和胶共同作为样品装夹的载体。    

　　五、微束分析能力验证样品的研制方向

　　随着微束分析技术和能力验证活动的发展，对样品的要求变得越来越高，成分组成接近实际工业材料，具有良好的均匀性、稳定性的样品逐渐成为各参加实验室的普遍需求。由于受商用标准物质的种类限制，为了适应微束分析能力验证的需要，目前已将下列两种样品的制备方式作为研制能力验证样品的一种发展方向。

　　1.单晶铁基合金样品

　　钢铁材料在微束分析中占有重要的位置，铁基合金材料由于成分上接近实际材料，应用范围很广。鉴于铁合金在熔炼过程中一般都伴随析出相的产生，局部偏聚会影响均匀性，可采用拉拔单晶的方式解决这一问题。铁基合金一般具有良好的机械加工性能，便于切分成实验室可用的能力验证样品，可操作性强，贴近各实验室实际，有很好的发展前景。

　　2.纯净玻璃标准样品

　　玻璃属非晶体材料，具有成分均匀、不易氧化、耐磨性好、便于保存等优点，且其成分组成与冶金夹杂物和某些矿物有一定的相似性，是一种制作能力验证样品的理想材料。工业生产的玻璃或多或少都有一些杂质以及成分上的不均匀，破碎重熔是均匀化、提纯玻璃的一种有效途径，且组分可控，适合制成系列样品，也是微束分析能力验证用样品研制的一个重要方向。

　　鉴于微束分析能力验证活动用样品的要求与微束分析标准样品通用技术条件中规定的标准样品的要求基本一致，能力验证活动又为组织多家实验室共同检测同一样品提供了可靠的平台，所以，一些研制的能力验证样品在活动之后可以通过一定的程序申请成为标准样品，使能力验证活动和微束分析标准样品的研制相辅相成、互相促进。