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。
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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
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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：
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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