微创分析用集合式冶金标准样品及其制备方法和应用

摘要

本发明属于材料化学成分定量分析技术领域，涉及一种微创分析用集合式冶金标准样品及其制备方法和应用。它包括一个固体基体，该基体中镶嵌有一组或多组参考物质系列，每个系列包括多个经准确定值的微小样品。制备方法包含样品的选择、成分定值、参考物质的制备等步骤，按需求将一组或几组经准确定值的微小样品按编号置于同一固定圈内的不同位置后，用树脂或其他材料固定。待固化后，磨至露出所有样品的表面，即可在单个固定块中，组成一组或多组微创分析用集合式冶金参考物质。上述微创分析用集合式冶金参考物质系列适用于所有冶金材料化学成分的微创直接定量分析。

说明书

技术领域

本发明属于材料化学成分定量分析技术领域，涉及一种微创分析用集合式冶金标准样品及其制备方法和应用。

背景技术

无机元素对材料性能的影响极其重要，是材料设计、生产和应用过程的必测指标。近年来一些可实现微量采样-固体直接分析的技术如激光剥蚀(或烧蚀/熔蚀)-电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)、激光剥蚀(或烧蚀/熔蚀)-电感耦合等离子体光谱法(LA-ICP-AES/OES)、激光诱导击穿光谱法(LIBS)等均得到了迅速发展，上述方法的最大优势在于可以进行固体样品的直接分析并可进行逐层和微区分析，同时了解样品中主量、次量和痕量等多元素的信息，空间分辨率高、分析速度快，对样品的性质和形状要求都不高，且无器皿(反应器)和外加试剂或材料，从而大大降低了空白，可方便地用于冶金材料化学成分的过程检测、质量控制，有极大的应用价值。

但是，目前阻碍上述分析方法广泛应用的最大问题之一在于因参考物质制备困难而带来的校准问题。当样品基体不同或待测元素种类较多时，通常需要大量不同的块状参考物质；而块状参考物质较难制备且价格昂贵，难以获得。市场上销售的块状参考物质的品种及定值元素均有限，远远满足不了繁多的分析需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种微创分析用集合式冶金标准样品及其制备方法和应用，该集合式冶金标准样品及其制备方法适用于所有冶金材料化学成分的微创直接定量分析及其制备。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

本发明的一个方面，是提供了一种微创分析用集合式冶金标准样品，它包括一个固体基体，该基体中镶嵌有一组或多组参考物质系列，每个系列包括多个经准确定值的微小样品。

微小样品中的冶金材料是柱状、片状、颗粒状或屑状。

每一组参考物质系列中的多个包含多种成分的样品，形成不同含量的多点梯度分布。

微小样品间及样品内均保证其均匀性符合参考物质的相关要求。

微小样品的表面暴露在基体外面。

基体为树脂、牙托粉或其它镶嵌材料。

本发明的第二方面，是提供了一种微创分析用集合式冶金标准样品的制备方法，包含样品的选择、成分定值、参考物质的制备等步骤，其中：

(1)样品的选择：按分析对象的要求，选择至少一组参考物质系列，每一组参考物质系列由多个包含多种成分的微小样品组成；

(2)成分定值：由多个实验室共同确定每个微小样品的化学成分；

(3)参考物质的制备：将一组或多组经准确定值的微小样品集合于同一固定圈中，按位置不同进行区分、编号，用基体材料进行镶嵌；

(4)基体固化后，磨至露出样品表面。

微小样品中的冶金材料是柱状、片状、颗粒状或屑状。

每一组参考物质系列中的多个包含多种成分的样品，形成不同含量的多点梯度分布。

微小样品间及样品内均保证其均匀性符合参考物质的相关要求。

基体为树脂、牙托粉或其它镶嵌材料。

本发明的第三方面，是提供了一种微创分析用集合式冶金标准样品的应用，适用于所有冶金材料化学成分的微创直接定量分析。

本发明提出的微创分析用集合式冶金标准样品及其制备方法，按需求将一组多点成套(或几组多点成套)经准确定值的微小样品(柱状、片状、颗粒状或屑状冶金材料)按编号置于同一固定圈内的不同位置后，用树脂(或其他材料)固定。待固化后，磨至露出所有的样品表面，即可在单个固定块中，组成一组或多组微创分析用集合式冶金参考物质(标准物质/标准样品)。

上述微创分析用集合式冶金标准样品，适用于所有冶金材料化学成分的微创直接定量分析。

对本发明的详述如下：

(1)样品的选择：按分析对象的要求，每一组参考物质系列，由多个包含多种成分样品组成，形成不同含量的多点梯度分布。样品的粒度以确保微创分析斑点不溢出且其分析结果具有代表性为准。

(2)成分定值：每个样品的化学成分，应准确定值，微小样品间及单个样品内均应保证其均匀性符合参考物质的相关要求。

(3)制备方法：将一组或多组经准确定值的微小样品(柱状、片状、颗粒状及屑状冶金材料)集合于同一固定圈中，按位置不同进行区分、编号，用树脂(或其它材料)进行镶嵌。待树脂固化后，磨至露出样品表面，形成微创分析用集合式冶金参考物质(标准物质/标准样品)系列。可在单个固体试块中，组成一组或多组微创分析用集合式冶金参考物质(标准物质/标准样品)系列。

(4)适用范围：该制备方法适用于微创分析用集合式冶金参考物质(标准物质/标准样品)系列的制备；所形成的集合式冶金参考物质(标准物质/标准样品)系列适用于所有冶金材料化学成分的微创直接定量分析。

对于微创分析技术而言，由于具有较高的空间分辨率，取样范围不仅不会超过样品本身的范围，还可在同一颗样品上多次取样并避免采样点的互相重叠或击穿样品。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

1.传统块状参考物质(标准物质/标准样品)，系一块样品中每种成分仅有一个含量，标准化时需多块参考物质进行校准，制作校准曲线。本发明所提出微创分析用集合式冶金标准样品，可在单个固体试块中，组成一组或多组微创分析用集合式冶金参考物质(标准样品/物质)系列，更适用于微创分析。

2.传统块状参考物质制作困难，市场上销售的块状标准物质为数有限，大大影响了微创分析及微区分析方法的推广。本发明得到的微创分析用集合式冶金标准样品采用微小样品，从而大大扩展了选择的空间。部分湿法分析用的标准样品，经微小样品间及单个样品内均匀性试验后，可用于微创分析用集合式冶金标准样品系列的制备。

附图说明

图1为本发明含单一系列(6点)的微创分析用集合式冶金标准样品的示意图。

图2为本发明含两个系列(11点)的微创分析用集合式冶金标准样品的示意图，其中系列1为5点，系列2为6点。

图3为本发明标准样品的实物图。

图4为采用LA-ICP-MS测定本发明中的集合式标准样品中各元素信号强度与含量的线性关系图。

具体实施方式

如图3所示，选用6种经准确定值的屑状不锈钢，按照本发明制备成单一系列集合式不锈钢标准样品，该样品系列中各元素的含量参见表1，采用激光烧蚀-等离子质谱方法测定(选用100um的激光束斑激发)。将该系列中12个元素的信号强度与含量绘制曲线，如表2所示，元素的信号强度与含量具有良好的线性相关性。图4为用本方法制备的单一系列集合式不锈钢参考物质中各元素信号强度与含量的线性关系图。

表1 单一系列微创集合式不锈钢参考物质各元素的含量(单位：％，质量分数)

表2 曲线范围与线性相关系数

 

元素工作曲线范围(％，质量分数)线性相关系数Al0.032～0.2560.9945Si0.253～0.9230.9903P0.0077～0.0440.9920W0.054～0.7240.9982Cr7.94～25.160.9995Mn0.622～1.570.9943Co0.018～0.3010.9967Ni6.03～20.190.9994Cu0.078～0.3780.9929As0.0059～0.0330.9960Mo0.056～0.6750.9996Sn0.0068～0.0520.9925