金属原位统计分布分析方法通则

金属原位统计分布分析方法通则

国家标准 GB/T24213一2009 金属原位统计分布分析方法通则 Generalrulesfororiginalp0sitionstatisticdistributionanalysismethod 2009-07-08发布 2010-04-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T24213一2009 金属原位统计分布分析方法通则 范围 本标准规定了金属原位统计分布分析方法的术语、基本原理以及对仪器设备、样品、分析步骤等的 般要求 本标准适用于制(修)订金属原位统计分布分析方法的国家标准 其他相关标准亦可参照使用 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 GB/T14666一2003分析化学术语 术语和定义 GB/T14666一2003确立的以及下列术语和定义适用于本标准 原位统计分布分析urignalpsitn 1statistiedistribton.amalysis 在确定的分析面内对样品进行扫描连续激发,同步采集与分析位置相对应的火花或其他激发信号， 并采用数理统计方法进行解析,实现对金属材料分析面内元素的成分及状态的分布分析 3.2 单次火花放电分析singledischargeanalysis(SDA 一个脉冲包含多个单次放电,通过对单次放电信号的提取,得到微米尺度内元素含量信息 3.3 脉冲频率pulsefrequeney -秒钟内的脉冲放电次数 3 线扫描速度linescanningspeed 夹持样品沿X轴方向的运动速度 3.5 行距rowspace 夹持样品沿Y轴方向的平移距离 3.6 单次火花放电斑点singledischargespot 单次火花放电后形成的激发斑点 3 激发区域sparkarean 经连续扫描激发后,样品表面形成的激发区 cific psitimn 特定位置含量spee DncOntent 在样品表面分析区域内,与每一单次火花放电位置所对应的某特定元素的含量
GB/T24213一2009 3.9 contentconfidenceinterval 含量置信区间 含量置信区间是一个随机的含量区间,即某一置信度下以含量中位值为中心所覆盖的含量范围 3.10 含量二维等高图contenttw-dimensioncontourmap 显示特定元素在扫描区域内不同坐标(X,Y)所对应的元素含量分布,并采用不同颜色或灰度表征 其含量与位置对应关系的一种图谱(见图1) 图1含量二维等高图 3.11 含量三维视图contentthree-dimensionviewmap 在含量二维等高图基础上,同时以乙轴方向的高低来表征元素含量高低的图谱(见图2) 图2含量三维视图 3.12 含量线分布图contentlinedistributionmap 当Y或X)值固定时,某特定元素的位置含量沿X或Y)方向的变化曲线(见图3). 图3含量线分布图
GB/T24213一2009 3.13 1distriution 含量-频度分布图 content-freqeney 在分析区域内,以特定位置含量为横坐标,以特定位置含量相对全部位置含量数据的权重比率为纵 坐标的图谱(见图4). 图4含量-频度分布图 3.14 含量分段区间统计结果statisticresultsindifterentcontemtrange 以某一规定含量段为基准,整个扫描区域中不同含量段内的位置含量数据相对于整个扫描区域所有位置 含量数据的权重比率(见图5) 含量分段区间统计结果同时显示中位值和95%置信度下的置信区间 分段区间统计结果 统计区间 统计值s [O.500.0.1485 .04 m o门65,OI6奶 [o.1630,0.I795) 0.33 [o.1795,0.1o7 10.54 [o.1980.0212s 6428 .2s,0zwo 2239 置信区问计算结果 置信度95% 置信区间[0.1848，02252] 中位值 0.2066 含量分段区间统计结果 图5 3.15 distribution 区域含量-频度分布图regionalcontent-frequeney 在扫描范围内任一给定的区域如图A.6方框内区域),也可进行含量-频度统计计算 即以位置 含量为横坐标,以该区域内特定位置含量相对该区域内全部位置含量数据的权重比率为纵坐标的含量 频度分布图(见图6). 解置" 图6区域含量-频度分布图
GB/T24213一2009 3.16 最大偏析度 maximmumsegregationdegree 在样品分析面内,某元素的最大偏析度有两种计算方式:点最大偏析度M(r,)与微区最大偏析度Ms). 点最大偏析度M(r,)以用统计分析方法解析出的某特定元素最高位置含量c与总体平均位置 含量的比值来表示,见式(1). 1 M(r,y=cm/e 微区最大偏析度NMs)以用统计分析方法解析出的某特定元素最高位置含量为中心的1mn”面积 内的平均位置含量e 与总体平均位置含量c的比值来表示,见式(2): Ms)=e,/e 2 3.17 统计偏析度statistiesegregationdegree(s) 在样品扫描范围内,以数理统计方法对某特定元素的含量分布进行解析,求得该元素95%置信度 下,以含量中位值为中心的含量置信区间为[ei,e]的统计偏析度S,见式(3) 3 2cd 式中: 含量中位值; co 含量置信区间的上、下限 G1\C2 统计偏析度数值越大,偏析越严重;无偏析时,统计偏析度为0. 3.18 统计符合度statstetitingdlere 在分析区域内,某元素所有位置含量与所规定的含量(或含量范围)一致性的百分比 夹杂物状态分析inelusionstateanalysis 当待测金属样品中存在夹杂物时,会产生异常单次火花放电,其信号强度的高低以及其频度能够表 征夹杂物的粒度及含量 通过不同元素异常信号的合成,可进行不同种类夹杂物的定量分析 3.20 表观致密度apparentensityD 在扫描区域内,单次放电位置处各元素含量e之和 D=习e 3.21 D) 平均表观致密度 averageapparentdensity 在扫描区域内,N个位置的表观致密度平均值 D=习D/N 原理 块状样品经铁床或磨样机制备出平整且具一定清晰纹路的表面 采用金属放电电极对相对运动的 样品实施连续的火花激发放电,将所激发的火花光谱色散成特定波长的线状光谱 高速,实时记录单次 火花放电的位置和光谱信号,将单次火花信号转化为电信号,输人信号存储器 对选用的参比线和分析 线的发射谱线强度进行测量,用计算机对上述单次火花放电的线状光谱进行统计分布分析 根据标准 样品制作的校准曲线,求出分析样品测量区域内各待测元素的化学成分分布 经过含量统计分布分析， 得到用于评价各元素含量分布和偏析的各种指标;特定位置含量、最大偏析度、含量二维等高图、含量三 维视图、含量频度分布图、含量线分布图、统计符合度及统计偏析度等
GB/T24213一2009 仪器 金属原位分析仪主要由以下单元组成 激发光源 激发光源是能提供一个能量可控、并能长时间连续放电的光源装置 5.2连续激发台 能够放置和激发大样品,并能支持其连续移动的激发平台 该装置可使用高纯叙气进行气氛保护 5.3对电极 采用45"顶角纯钨电极,直径为3 每个实验室根据分析样品数量的具体情况确定更换对电极 mm 的时间 5.4分光计 分光计的一级光谱色散的倒数应小于0.6nmm/mm,焦距为0.75m1.0m,波长范围为170.0 nm一 400.0nm 分光计的真空度应在3Pa以下 5.5分光单元 由准直透镜、人射狭缝,凹面光栅以及出射狭缝组成,光经过准直透镜进人人射狭缝、凹面光栅分 光由出射狭缝系统选择各自元素的特征谱线,整套光路系统均在真空系统下运行 5.6 借号高速采集系统 信号高速采集系统由光电倍增管高压板、放大板和高迷采集板(AD板)组成,此系统可以高速采 集放电区域内的所有单次火花的激发信号 该系统高速连续采集由连续激发光源对待测样品放电所产 生的大量单次火花信号强度,并加以存储 5.7扫描系统 试样扫描方式为线性面扫描,沿X轴方向连续扫描,扫描速度为1mm/s;Y轴方向为平移方式,间 隔为2mm 5.8数据处理系统 由于一个火花脉冲包含多个单次放电,每个单次放电信号与放电位置的状态相关 该系统将由高 速采集系统采集存储的大量单次火花信号强度进行数理统计分析,即可得到与原始位置相对应的元素 成分位置含量分布及相关缺陷状态分布的信息 该统计分析方法处理系统以含量二维等高图、含量三维视图、含量线分布图、含量-频度分布图、致 密度分布图以及夹杂物分布图来直观表征待测元素在样品中的分布规律,并以平均含量、最大偏析度、 统计偏析度、统计符合度、平均表观致密度以及夹杂物含量来表征元素的分布规律 取制样 6.1取样 按分析要求,从试样待分析部位截取形状规整以方便夹持的样品,分析面通常包含某些特征区域如 板坯的中心,方坯的中心等 2 6. 制样 样品的切割和表面处理;采用线切割或锯床对样品进行切割,制备出尺寸合适的样品 然后用钒床 对样品表面进行加工 完后的样品表面应平整、纹路清晰,并保持洁净 没有床时,按分析样品的 要求配置磨样设备,磨样材料为氧化铝或氧化错,粒度为0.25mm~0.40 mm 标准样品、标准化样品和控制样品 7.1标准样品 标准样品用于在原位统计分布分析中绘制校准曲线 标准样品中各分析元素含量应有适当的梯
GB/T24213一2009 度,且化学定值准确,无物理缺陷 所选择的标准样品应尽可能与被测样品的类型接近 标准样品的扫 描面积一般为20mm×20 mma 7.2标准化样品 标准化样品用于校正仪器的漂移 标准化样品应非常均匀,并要有适当的含量 当使用两点标准 化时,其含量分别取每个元素校准曲线上限和下限附近的含量 7.3控制样品 控制样品是与分析样品有相似的冶金加工过程和化学成分且成分分布均匀的样品 必要时,可用 于对分析样品测定结果进行校正,以控制测定结果的准确性 分析测量 环境要求 放置金属原位分析仪的实验室应防震、洁净，一般室内温度应保持在25C左右,在同一个标准化周 期内室内温度变化不超过3C,相对湿度应在40%70% 8.2电极的更换和调整 电极应定期清理、更换,并用定距规调整其间隙的距离,使其保持正常工作状态 8.3光学系统的检查 聚光镜应定期清理,光路应定期校准 仪器的稳定 8 为使仪器工作稳定,开始工作前应使激发光源有适当的通电时间,使光室和激发平台加热至恒温 分光计的真空度达3Pa以下 长时间停机后重新开机一般应保证通电时间不少于8h 分析工作前先激发一块样品,确保仪器稳定后开始分析 8.5标准样品及工作条件的选择 根据样品的种类、化学成分,选择标准样品、标准化样品 根据样品的种类、化学成分,选择参比线、分析线、激发参数等工作条件 8.6校准曲线的绘制 在选定的工作条件下,扫描激发一系列标准样品 以每个待测元素的绝对强度或相对强度与标准 样品中该元素的含量绘制校准曲线 8.7校准曲线的标准化 应定期采用标准化样品对校准曲线进行标准化标准化的间隔时间取决于仪器的稳定性 必要时. 可进一步使用与待测样品成分、冶炼工艺类似的控制样品 8 8 测定结果的控制 对标准样品进行扫描测定,确定分析结果的准确性和可靠性 样品分析 根据需要确定分析样品的取样区和扫描区 采用与绘制校准曲线相同的工作条件对样品进行激发 并保存数据 结果的表述 根据各元素的绝对强度或相对强度,从校准曲线上计算出扫描区域内各元素含量 通过成分统计 分布分析,得到扫描分析范围内用于评价各元素分布的各种指标;特定位置含量、最大偏析度、含量二维 等高图、含量三维视图、含量-频度分布图、含量线分布曲线、统计符合度及统计偏析度等
GB/T24213一2009 参 考文 献 GB/T14203一1993钢铁及合金光电发射光谱分析法通则