GB/T 15617-2025 微束分析 电子探针显微分析 硅酸盐矿物的定量分析

　　ICS 71. 040.99 CCS N 53

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 15617—2025代替 GB/T 15617—2002

　　微束分析 电子探针显微分析

　　硅酸盐矿物的定量分析

　　Microbeam analysis—Electron probemicroanalysis—

　　Quantitativeanalysisofsilicateminerals

　　2025-08-29发布 2026-03-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 15617—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 仪器和辅助设备 1

　　5 标准样品/标准物质 1

　　6 试样 2

　　7 测量条件 2

　　8 分析步骤 3

　　9 允许误差 4

　　10 分析结果报告 5

　　Ⅰ

　　GB/T 15617—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件代替 GB/T 15617—2002《硅酸盐矿物的电子探针定量分析方法》,与 GB/T 15617—2002相比 ,除结构调整和编辑性变动外 ,主要技术变化如下 :

　　a) 删除了术语(见 2002年版的第 3 章) ;

　　b) 更改了标准样品选择原则(见 5. 1,2002年版的 5. 1) ;

　　c) 更改了样品制备的内容(见 6. 1,2002年版的 6. 1) ;

　　d) 增加了对待分析矿物粒径的要求(见 6. 2. 2) ;

　　e) 更改了样品镀膜的内容(见 6. 3,2002年版的 6. 3) ;

　　f) 增加了当分析谱线无法避免干扰时的处理措施(见 7. 4. 2) ;

　　g) 更改了计数时间的内容(见 7. 5,2002年版的 7. 5) ;

　　h) 增加了定峰模式的注(见 7. 6,2002年版的 6. 3) ;

　　i) 更改了背底位置的选择要求 (见 7. 7,2002年版的 7. 7) ;

　　j) 增加了元素价态的选择(见 7. 8) ;

　　k) 增加了监控标样分析的误差要求(见 8. 4. 2) ;

　　l) 增加了定量分析结果数据质量评估的要求(见 8. 4. 5) ;

　　m) 增加了特殊矿物的定量分析(见 8. 4. 6) ;

　　n) 删除了结果的修正计算(见 2002年版的第 9章) ;

　　o) 增加了分析准确度要求(见 9. 2) ;

　　p) 删除了对 “给出定量元素其定量值不得小于绝对误差 2σ”的要求(见 2002年版的 10. 3) 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国微束分析标准化技术委员会(SAC/TC38)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国地质科学院矿产资源研究所 、核工业北京地质研究院 、中国科学院地质与地球物理研究所 、广东省科学院工业分析检测中心 、首钢集团有限公司 、中国科学院化学研究所 。

　　本文件主要起草人 : 陈振宇 、范光 、毛骞 、伍超群 、鞠新华 、王岩华 、周剑雄 。

　　本文件于 1995年首次发布 ,2002年第一次修订 ,本次为第二次修订 。

　　Ⅲ

　　GB/T 15617—2025

　　引 言

　　硅酸盐矿物广泛分布于各种地质体中 ,其元素含量的准确定量分析在地球科学中非常重要 。 电子探针分析是对硅酸盐矿物进行微区原位成分定量分析的主要手段 。然而 ,硅酸盐矿物种类繁多 ,部分硅酸盐矿物中可含有较高质量分数的水 ,或含有不易直接分析的超轻元素 ,或含有在电子束轰击下易发生迁移的元素 ,导致一些硅酸盐矿物的电子探针定量分析不容易获得准确结果 。 因此 ,有必要制定硅酸盐矿物成分的电子探针定量分析方法标准 ,对硅酸盐矿物电子探针分析中的工作条件 、分析过程和参考物质等进行规范 。

　　Ⅳ

　　GB/T 15617—2025

　　微束分析 电子探针显微分析

　　硅酸盐矿物的定量分析

　　1 范围

　　本文件描述了电子束下稳定的天然硅酸盐矿物的电子探针定量分析方法 。

　　本文件适用于天然硅酸 盐 矿 物 , 也 适 用 于 人 工 合 成 硅 酸 盐 材 料 和 其 他 含 氧 盐 , 如 磷 酸 盐 、硫 酸 盐等 , 以及氧化物矿物和材料 。

　　本文件适用于用电子探针进行的定量分析 ,也适用于安装了波谱仪的扫描电子显微镜进行的定量分析 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 。不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 4930 微束分析 电子探针显微分析 标准样品技术条件 导则 GB/T 15074 电子探针定量分析方法通则 GB/T 17366 矿物岩石的电子探针分析试样的制备方法 GB/T 20725 波谱法定性点分析电子探针显微分析导则 GB/T 21636 微束分析 电子探针显微分析(EPMA) 术语 GB/T 43889 微束分析 电子探针显微分析仪(EPMA) 质量保证程序实施导则

　　3 术语和定义

　　GB/T 21636和 GB/T 43889界定的术语和定义适用于本文件 。

　　4 仪器和辅助设备

　　仪器和辅助设备如下 :

　　— 电子探针分析仪或带 X射线波谱仪的扫描电子显微镜 ;

　　— 样品磨片机和抛光机 ;

　　— 真空喷镀仪 ;

　　— 超声波清洗仪 ;

　　— 偏光显微镜 。

　　5 标准样品/标准物质

　　5. 1 标准样品选择原则

　　5. 1. 1 宜选 用 标 准 样 品/标 准 物 质 (也 称 有 证 参 考 物 质 或 标 样) 。 无 合 适 标 准 样 品/标 准 物 质 时 , 按

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　　GB/T 15617—2025

　　GB/T 4930的要求 ,选用其他参考物质 。

　　5. 1.2 宜选择成分和结构与待测试样相同或相近的标准样品/标准物质 , 即同类的矿物标准样品/标准物质 。

　　5. 1.3 标准样品/标准物质中选作标准的元素的质量分数宜不低于试样中该元素的质量分数 。

　　5.2 常用的标准样品

　　5.2. 1 常用的硅酸盐矿物标准样品/标准物质有橄榄石 、辉石 、钾长石 、钠长石 、硬玉 、蓝晶石 、硅灰石 、黝方钠石 、钛铁矿 、铬尖晶石 、蔷薇辉石等 。其他含氧盐标样有磷灰石 、重晶石 、铌酸钾 、红钛锰矿 、钼铅矿等 。

　　5.2.2 常用的氧 化 物 矿 物 标 准 样 品/标 准 物 质 有 方 镁 石(MgO) 、刚 玉(Al2 O3 ) 、石 英(SiO2 ) 、金 红 石 (TiO2 ) 、赤铁矿(Fe2 O3 ) 、方锰矿(MnO) 、锡石(SnO2 ) 等 , 常用的合成氧化物标样有 Cr2 O3 、CoO、NiO、 ZnO、Cu2 O 和 TeO2 等 。

　　6 试样

　　6. 1 试样制备

　　6. 1. 1 试样制备应按 GB/T 17366的要求进行 。

　　6. 1.2 视样品类型的不同 ,可分别制成光片 、光薄片或砂光片 ,用磨片机和抛光机研磨抛光 。在可能情况下 ,宜将试样制备成厚度约为 30 μm 的光薄片 , 以便于在偏光显微镜下进行硅酸盐矿物的光性观察与分析 。

　　6. 1.3 制样粘结剂宜使用在真空中和在电子束轰击下不易挥发 、不污染样品 、粘结牢固的材料 ,如环氧树脂 。试样最终的抛光应使用粒度小于 1 μm 的金刚石抛光膏 ,使试样表面平整和光滑 。

　　6. 1.4 试样应使用超声波清洗仪在蒸馏水或去离子水中清洗 , 以去除磨料等可能的污染 。

　　6.2 分析位置选择和标记

　　6.2. 1 在光学显微镜下对试样进行观察 ,选定分析位置并标记 ;必要时对分析位置进行拍照或素描 、记录 ,并进行详细的描述 。

　　6.2.2 待分析矿物粒径宜大于 5 μm ,待分析区域内应无包体 、无研磨划痕或解理 ,并避开矿物的边界 。

　　6.3 试样镀膜

　　6.3. 1 硅酸盐矿物试样宜镀碳膜 。镀膜前应确认试样表面洁净干燥 。

　　6.3.2 试样镀膜厚度宜和标样镀膜厚度一致 。镀膜厚度宜控制在 20 nm 左右 。若镀膜仪无厚度控制功能 ,宜使用黄铜抛光面的干涉色来控制碳膜厚度 , 当膜厚为 20 nm 左右时 , 干涉色为蓝紫色 。也可使用一套碳膜厚度不等的白色釉质瓷板作为比对标准对碳膜厚度进行实时控制 。

　　6.3.3 镀膜后的试样宜保存在干燥器内 。

　　7 测量条件

　　7. 1 加速电压

　　宜选择 15 kV或 20 kV。

　　7.2 束流

　　束流宜选用 20 nA。可根据主要待分析元素的质量分数和计数率的大小进行适当调整 。适当增加

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　　GB/T 15617—2025

　　束流可降低 X射线计数的统计误差 。

　　7.3 束斑直径

　　束斑直径宜选择 1 μm~ 10 μm。对细小的矿物 ,宜使用聚焦电子束 ;对电子束敏感的矿物 ,可采用更大的散焦束斑 ,如 10 μm~ 50 μm。

　　7.4 X 射线的选择

　　7.4. 1 原子序数小于 32的元素选用 K线 ;原子序数在 32~ 72的元素宜选用 L线 ;原子序数大于 72的元素宜选用 M线 。在考虑分析谱线时应同时考虑分光晶体的选择 , 宜选择分辨率和衍射效率高的晶体 , 同时兼顾分析效率 ,优化元素在不同谱仪上的分配 。

　　7.4.2 所选用的测量谱线应考虑试样中其他元素的干扰 。若无法避免干扰时 ,按 GB/T 15074进行干扰系数校正 。

　　7.5 计数时间

　　计数时间根据分析元素的质量分数和计数率而定 ,其设定应满足分析误差的要求 。对质量分数高于 5%的常量元素 ,宜选择 10 s~ 20 s。对质量分数低于 5%的低含量元素 ,根据元素计数率的高低适当延长计数时间 。

　　注 : 延长计数时间能提高计数率 , 降低分析误差 ,但计数时间过长可能会带来试样的破坏 、污染等问题 。

　　7.6 峰位

　　在定量分析过程中 ,元素的峰位可采用寻峰模式或定峰模式 。对于质量分数低于 0. 5%的元素 ,不宜使用寻峰模式 。

　　注 : 定峰模式指在该元素的标样 上 寻 峰 然 后 固 定 峰 位 , 或 者 在 试 样 上 找 一 个 含 较 高 该 元 素 的 矿 物 寻 峰 然 后 固 定峰位 。

　　7.7 背底测量位置

　　宜在谱峰两侧偏离谱峰波长中心位置 ±0. 01 nm 处测量背底值 ,取其平均值即为谱峰中心的背底 。所选用的背底测量位置应无试样中的其他元素干扰 。

　　7. 8 元素价态

　　电子探针只能将一 种 元 素 指 定 成 一 种 价 态 , 矿 物 中 的 某 个 元 素 存 在 多 种 价 态 时 , 宜 指 定 为 低 价态 ,如铁 、锰常用二价 。

　　7.9 基体校正方法

　　应根据硅酸盐试样的组成和分析要求 ,选择适当的基体校正方法 。 可选择 B-A 法 、ZAF氧化物法或 PRZ氧化物法 。在微量或痕量元素的测定中 ,可选用校正曲线法 。

　　8 分析步骤

　　8. 1 核定仪器的稳定性

　　按 GB/T 15074中的要求调节电子光学系统 、核定仪器的稳定性 。 至少应保证在单个分析点的测量时间内束流稳定 。

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　　GB/T 15617—2025

　　8.2 安装试样

　　安装试样时应保证试样表面与入射电子 束 垂 直 , 使 X 射 线 的 检 出 角 与 修 正 计 算 用 的 检 出 角 完 全一致 。

　　8.3 定性分析

　　8.3. 1 用波谱仪或能谱仪对待测试样进行定性分析 , 以确定待测试样中的元素组成 、选择相应的待测元素 X射线和背底位置 。波谱仪定性分析按 GB/T 20725执行 。

　　8.3.2 用背散射电子图像对待测试样进行检查 , 以确定试样的待测部位附近无其他矿物的干扰等 。必要时可使用波谱仪或能谱仪的 X射线面分析方法对待测部位的均匀性进行检查 。

　　8.4 定量分析

　　8.4. 1 根据定性分析结果 ,确定拟分析元素 ,依次测量拟分析元素的标样 ,建立试样定量分析程序 。也可调入已有的定量分析程序 。

　　8.4.2 在分析试样前 ,应按 GB/T 15074的要求执行 ,至少分析一个与待分析试样相近的标样或参考物质进行检验 。如主要元素(质量分数大于 10%)的分析结果都在允许误差范围内(见 9. 2) , 即可进行试样分析 。如分析结果超出误差范围 ,应检查仪器 、测量条件等 ,或重新测量标样 。 电子探针仪器日常使用中参考 GB/T 43889定期进行常规诊断和实施质量保证程序 。

　　8.4.3 在试样分析过程中和分析结束后 ,宜进行监控标样的分析 , 以确定仪器的稳定性 。

　　注 : 如果监控标样的主要元素分析结果都在允许误差范围内(见 9. 2) ,则认为仪器稳定 。

　　8.4.4 在试样分析过程中 , 出现分析结果不符合本文件规定的允许误差时 ,应立即检查原因 ,必要时重新分析一个成分与正在 分 析 的 试 样 相 近 的 标 样 或 参 考 物 质 进 行 验 证 , 根 据 验 证 的 结 果 检 查 问 题 的 所在 ,并调整分析程序 。

　　注 : 分析结果不符合本文件规定的允许误差的原因可能有下述几种 :

　　a) 试样本身的组成 ,如试样含有较多的过量氧(高价氧化物中比实际用于修正使用的低价氧化物多余的氧含量) 、结构水等组分未被测量 ;

　　b) 试样制备不佳 ,如试样表面磨光度较差 、试样表面有各种污染 、导电性不好等 ;

　　c) 仪器状态的某些偏差或所选的测量条件对被分析的试样不合适 。

　　8.4.5 除了检查分析结果的总量外 ,还应根据矿物化学组成的计量特性检查离子数以评估数据质量 。

　　8.4.6 特殊矿物的定量分析

　　8.4.6. 1 富 Na、K 的矿物(如长石和云母)在电子探针定量分析中 ,Na、K 元素容易发生迁移 ,宜选择低束流(如 10 nA)和大束斑(10 μm 或更大) ;元素分析顺序上 ,宜先分析 Na 和 K 元素 ;优先选用元素 X射线计数强度不易随时间发生变化的矿物或材料(如硬玉 、KNbO3 )作为 Na和 K元素的标样 。

　　8.4.6.2 含 H2 O 或 OH- 的硅酸盐矿物在电子探针定量分析中 , H2 O 或 OH- 可通过化学计量比计算或差值法计算而包含在基体校正中 。

　　8.4.6.3 含 Li、Be、B等超轻元素的硅酸盐矿物在电子探针定量分析中 ,超轻元素可通过化学计量比计算而包含在基体校正中 。

　　9 允许误差

　　9. 1 定量分析结果的总量误差不应超过 ±2% ,主要组成元素离子数相对误差不应超过 ±5% 。

　　9.2 分析准确度取决于所分析元素的质量分数 、检测条件和校正计算 ,分析准确度要求为 :

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　　GB/T 15617—2025

　　a) 元素质量分数在 40% ~ 100%时 ,相对误差 ≤2. 0% ;

　　b) 元素质量分数在 20% ~ 39%时 ,相对误差 ≤4. 0% ;

　　c) 元素质量分数在 10% ~ 19%时 ,相对误差 ≤6. 0% ;

　　d) 元素质量分数在 1% ~ 9%时 ,相对误差 ≤15. 0% 。

　　9.3 测试结果的测量不确定度评定参考 GB/T 15074。

　　10 分析结果报告

　　10. 1 定量分析报告宜包括以下信息 :

　　a) 分析报告的唯一编号 ;

　　b) 分析报告的页码 ;

　　c) 实验室名称与地址 ;

　　d) 送样人名称与地址 ;

　　e) 分析报告的 日期与名称 ;

　　f) 样品的接收日期 ;

　　g) 样品原编号 、分析编号及样品重要特征的描述 ;

　　h) 分析报告负责人的签字 ;

　　i) 分析所依据的标准方法 ;

　　j) 分析测量结果和必要的误差说明 ;

　　k) 分析仪器及其工作条件 、所用的标样和修正方法 。

　　10.2 接近探测限的元素含量的分析值 ,应有该值测量方法的补充说明 。

　　10.3 分析结果报告除有必要的纸质档案 ,宜有相应的电子文档 。

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