如何用校正曲线法对钢铁中含量低于1%的C元素进行定量分析？

【问题的提出】

       一方面，由于碳污染无处不在、很难控制以及分光晶体本身是由含 C 元素的材质构成等原因，准确测量 C 是所有显微分析中的一个难点，另一方面，钢铁和某些材料用户，准确测量碳钢中的碳浓度又是一件必须的事情，为此，电子探针分析中开发出了校正曲线法，实现碳钢中的 C 含量准确定量分析。

       该分析方法基于————钢中 C 含量低于 1%时，C 的 X 射线强度和浓度满足线性关系。

       对于钢中碳化物的 C 的定量分析仍需要 ZAF 分析方法来测量。

【测量原理】

低碳钢中 C 含量的极ng确定量测定步骤

       ⚫ 选用 4 个（或 5 个）已经碳含量（C）的低碳钢作为标准样品

       ⚫ 选择 LDE2 晶体或 LDE2H 晶体分别对上述标准样品进行碳的 X 射线强度测量（I） ⚫ 利用 JXA-8230 电子探针的 Calibration Curve Quantitative Method 标准软件及上述测量数据，可以得到如下图所示的 I—C 直线

       ⚫ 选择上述 4 个标准样品中的某一个样品作为未知样品，再次测量这个样品的碳的 X射线强度 Ix，利用上述 I—C 曲线，就可以算出对应于 Ix 的 Cx ⚫ Cx 和已知的该标准样品的碳浓度 C 一致

       下面操作步骤是山东大学材料学院刘树帅老师整理的详细步骤，供大家参考。在此，我们也对他的辛勤工作表示由衷的感谢！！！

一、标样库的建立

1、标样的选择：

       需要具备含碳量低于 1%的五个钢铁样品标样；

2、分光晶体的选择：

       利用 LDE2H 或 LDE6H 探测含量较低的 C 元素；

3、建立标样分析条件的设置：

      （1）建立 Fe-C 标样的标样库（Std.Mng）；

       （2）建立标样的峰位及强度信息(STD)：

       首先，分析条件的选择：

       #1：由于标样中 C 含量较低，且 C 元素特征 X-ray 的波长较长，为了保证足够的计数强度，加速电压推荐设置为 15KV，束流 500nA；

       #2：电子束与样品交互作用时，由与碳沉积等因素会对标样中某一位置的含 C 量造成影响，因此，标样的采集选择同步控制法（即保持 PCD 的常开状态），特别提醒：同步控制法中 PCD的常开状态仅在 Accumulation 状态下生效，定量分析时不会起作用。

       同时，标样的采集不再进行寻峰和扣背底，缩短电子束在标样上的驻留时间；

       #3：标样分析位置的采集以及束斑尺寸的选择：

       由于标样中 C 元素的含量较低，可能存在碳含量分布不均的情况，因此，需要采用Accumulation 的方式录入标样位置信息（通常采用阵列的方法录入，如选择合适的阵列数，根据标样选择恰当的步长），利用光镜逐一核对标样位置；推荐束斑尺寸为 50μm；

       #4：谱仪和分光晶体的选择，C 元素峰位的标记：

       通常，根据机器配置，选择 LDE2H 或 LDE6H 分光晶体，同时，在距离采集强度信息较远的位置处寻峰；另外，为了尽可能的弱化碳沉积，将 Peak 采集时间由默认 10s 更改为 2s，Acquire 后获得校正曲线；

       #5：打开校正曲线的窗口，点击 confirm，对采集数据中偏离较大的数值进行合理的删减， 然后重新计算平均强度（挑肥拣瘦）； 通过以上系列操作，建立起校正曲线的标样信息。

二、未知样品的定量分析：

       #1：加速电压 15KV，束流 500nA；

       #2：修正方法：选择 Calibration Curve 法，并设置寻峰和背底均为 none；

       #3：束斑尺寸：50μm，分析位置可根据需求进行设置；

       #4：分光晶体选择 LDE2H 或 LDE6H，peak 驻留时间 2s，选择建立的校准曲线标样信息；

       #5：获得微量 C 元素定量分析的结果；

Intensity & Wt. %       Group : Fe-C-STD-2       Sample : Fe-C-STD-2_0002_QNT       Page 1 

Unknown Specimen No. 1 

Path : Fe-C-Cr-Ni       Project : Fe-C-STD-2_0002 

Position No. : 1       Comment :

Stage : X= -28.5292       Y= -1.3514       Z= 10.7345 

Acc. Voltage : 15.0 (kV)       Probe Dia. : 50.0       Scan : Off 

Dated on 2019/08/20 17:42:49 

WDS only       No. of accumulation : 1 

Element       Peak(mm)       Curr.(A)       Counts       Time(s)       S.D. 

1       C         124.846       4.999E-007     23219.8       2.0           152.3

Calibration curve 

Metal       Acc. Voltage : 15.0 (kV) 

Element       Mass(%)       Atom(%)       cps/uA       S.D.(%) 

C                  0.6921       100.0000         23224.4      0.0045 

---------------------------------------------------------------------------------------

Total            0.6921       100.0000          23224.4

Unknown Specimen No. 2 

Path : Fe-C-Cr-Ni       Project : Fe-C-STD-2_0002 

Position No. : 2       Comment : 

Stage : X= -28.4311       Y= -1.7044       Z= 10.7450 

Acc. Voltage : 15.0 (kV)       Probe Dia. : 50.0       Scan : Off 

Dated on 2019/08/20 17:43:01 

WDS only       No. of accumulation : 1 

Element       Peak(mm)       Curr.(A)       Counts       Time(s)       S.D. 

1       C         124.846         4.996E-007   22449.8       2.0          149.83

Calibration curve 

Metal       Acc. Voltage : 15.0 (kV) 

Element       Mass(%)       Atom(%)       cps/uA       S.D.(%) 

C                  0.6332         100.0000        22467.8     0.0042 

---------------------------------------------------------------------------------------------

Total            0.6332         100.0000        22467.8

Unknown Specimen No. 3 

Path : Fe-C-Cr-Ni       Project : Fe-C-STD-2_0002 

Position No. : 3       Comment : 

Stage : X= -28.7638       Y= -1.7638       Z= 10.7525 

Acc. Voltage : 15.0 (kV)       Probe Dia. : 50.0       Scan : Off 

Dated on 2019/08/20 17:43:13 

WDS only       No. of accumulation : 1 

Element       Peak(mm)       Curr.(A)         Counts       Time(s)       S.D. 

1       C          124.846         4.997E-007   21204.4        2.0         145.62

Calibration curve 

Metal       Acc. Voltage : 15.0 (kV) 

Element       Mass(%)       Atom(%)       cps/uA       S.D.(%) 

C                  0.5358          100.0000       21217.2     0.0037 

----------------------------------------------------------------------------------------------

Total            0.5358          100.0000       21217.2