电子探针显微分析仪(EPMA)在科研及生产中应用广泛，为了获得理想的测试结果，需要定期对仪器进行检定，以确保仪器处于正确的工作状态。
由于JJG 901—1995 《电子探针分析仪》和GB/T 15075—1994 《电子探针分析仪的检测方法》很久没有更新，标准中部分测试指导原则已不再适用仪器的发展现状。两个标准内容大同小异，其中GB/T 15075—1994已经作废，现行标准只有JJG 901—1995，但GB/T 15075—1994还有可取之处，比如对背散射电子检测器分辨能力的测试是有参考价值的。
赵同新、崔会杰等研究人员结合EPMA的发展现状，探讨了仪器的检定方法，可为操作人员掌握仪器状态、第三方计量机构仪器检定工作和JJG 901—1995标准的更新工作提供参考。
1、 测试方法
采用EMPA进行测试。测试标样为：微距栅格标样；金颗粒或锡球标样；铝、碳、硅、铁纯物质标样；合金标样；矿物标样；黄铜标样。这些标样均可在第三方计量检定机构购入。同时,也可使用EPMA自带的仪器标样。
按照JJG 901—1995中的检定项目和检定方法，结合EPMA的日常使用情况，对各个项目逐一进行检定确认。
2、 标准内容概述
标准中概述部分描述了EPMA的特点、原理和主要构成。使用波谱仪色散特征X射线进行元素测试，现在已均能满足Be~U元素的覆盖范围，而且对于超轻元素的测试也可以获得较准确的结果。随着高灵敏度背散射检测器性能的提升，在EPMA中，使用背散射信号观察和辅助定位测试位置比二次电子像更为常用，建议在标准更新时加入这方面的内容。
对于关键性的参数，如特征X射线的重复性，可适当地提高其指标要求。电子探针最重要的是定量测试能力，规定合金和矿物的定量测试误差，本质也是对应特征X射线的重复性和稳定性。
关于标准物质的规定，放大倍数部分的确认可使用已校验的网格或栅格，基于电子图像的二次虚放问题，应规定以标尺的显示数值为准，比长仪也应修改为直接在软件上测试即可。
检定分项的具体实施方法中，建议修改为常用的测试条件，特别是加速电压。由于早期的EPMA主要用于定量测试Na以后的元素，对于轻元素和超轻元素的测试有较大误差，测试时也不够重视，因此会用到较大的加速电压15kV~25kV，测试合金时甚至推荐加速电压为25kV。现在的仪器具有较高的灵敏度，通常使用的加速电压为10kV~15kV，反而可以兼顾测试轻元素，以获得更好的测试结果。
3、 检定项目和检定方法
3.1 放大倍数的示值误差
以往使用固定大小的底片对阴极射线管直接曝光成像，不用考虑电子图像的缩放问题，放大倍数具有参考价值。现在的电子图像由显示器观察和软件抓图获得，显示器的尺寸决定了图像存在二次缩放的问题，所以应更关注标尺的示值准确性。使用扫描电子显微镜(SEM)和EPMA分别对同批次、同类光纤试样进行观察，结果如图1，2所示，可以看到心部掺杂大小一致，但岛津的EPMA放大倍数是1000倍，而SEM为2000倍，所以应以标尺的示值显示为准。
使用EPMA自带的校准标样Mesh和Grating，在不同放大倍数下进行测试，结果如图3所示。
根据标准试样的检定结果，示值误差计算结果如表1所示。
3.2 探针束流稳定度检定
标准中设定加速电压为25kV，束流为10nA，连续测试60min。考虑到实际仪器的使用现状，如果更为关注定量测试,推荐使用加速电压为15kV，束流为20nA，得到的结果更为合理，如果测试项目中分析功能应用更为频繁，则束流可上调到100nA~300nA。在观察软件界面下，Tools菜单中选用Recorder功能，可以方便地确认束流的波动情况。
将测试条件调整为标准中的25kV、10nA、60min和15kV、20nA、12h，具体测试结果分别如图4所示。
根据记录获得束流初始值为10.0039nA，最大值为10.0115nA，最小值为9.9906nA，则束流稳定度为0.2089%。
3.3 束斑的稳定度
加速电压推荐为15kV，束流可使用标准的10nA，选择一个标志性的点作为中心位置，电子束慢扫拍照[见图5a)]；等待15min后，再慢扫拍照[见图5b)]。中心位置偏移距离为0.30μm，则束斑稳定度为0.30μm。
3.4 试样台的重复性
加速电压为15kV，束流为10nA，使用backlash功能消除齿轮间隙，移动一段距离消除齿轮间隙后返回即可。可以直接测量数据，无需除以5000进行处理。结果如图6所示。
该例中标记点间距为0.15μm，则试样台重复性为0.15μm。
3.5 X射线重复性的检定
按照标准方法测试，推荐加速电压为日常使用的15kV，纯物质标样为试样，适当提高束流或延长时间，以满足总测试计数的要求。EPMA软件自带的scaler可快速测试，或使用auto sequence自动程序采集测试，软件界面如图7所示。
电子探针标配4个通道，可按照下面条件进行测试：第一通道CH1晶体RAP(邻苯二甲酸氢铷)测试Al元素，加速电压为15kV，束流为10nA，采集时间为10s；第二通道CH2晶体LSA120测试C元素，加速电压为15kV、束流为10nA、采集时间为10s；第三通道CH3晶体PET(季戊四醇)测试Si元素，加速电压为15kV、束流为10nA、采集时间为10s；第四通道CH4晶体LiF(氟化锂)测试Cr元素，加速电压为15kV，束流为10nA，采集时间为10s。
一个实际的测试结果如表2所示。
根据标准中给出的评估计算方法，即12次的标准偏差除以12次的算术平均值，则4个通道的重复性指标分别为0.1638%，0.1453%，0.2247%，0.2728%。
3.6 合金定量测试误差
可使用日常的定量测试条件15kV、20nA，测试时使用默认的时间10s，背景可缩减至5s。测试仪器自带不锈钢标样sus，标样采用自带的纯物质即可。由于Ni的背景默认值(0.17558nm)与Fe重合，因此可手动设置成0.17nm或0.18nm，其他使用默认值即可。合金元素定量测试结果如表3所示。
用主量元素Fe计算，其测定平均值为70.411%，标准值为70.17%，可计算出定量误差为两者差值0.394%。
3.7 矿物定量测试误差
仪器自带的矿物标样只有角闪石，但由于其表面喷金处理，且矿物含水，稳定性不够，定量测试会有一定的误差(一般矿物标样表面喷镀碳膜处理)。使用榴石矿物标样作为待测试样，标样为简单的端元氧化物。定量测试条件为15kV、20nA，其他均为默认设定。结果如表4所示。
用主量元素Si计算，其测定平均值为36.541%，标准值为36.31%，定量误差结果为两者差值。
3.8 背散射检测器灵敏度
背散射检测器灵敏度为GB/T 15075—1994特有分项，该标准已列为废除，建议在新修订JJG 901时保留。含铅黄铜是比较理想的背散射检测器的性能检测试样，由于在一定的含量范围内，铜和锌能够无限互溶，形成平均原子序数相差极小的α相和β相(一般小于0.1)，同时基体中游离的铅相(原子序数为82)原子序数和α、β相差极大，会给背散射观察带来一定的干扰，衬度调节难度更高，对背散射电子检测器的挑战更大。使用标样旁边镶嵌的黄铜底座进行试验，结果如图8所示。
可以看到，在BSE(背散射电子)图像下，白亮颗粒为游离的铅元素，灰色基体组织为α相，分布于晶界的为β相。对应元素分布图中，铜的面分布图中基体红色为α相构成。
同时对两相进行定量成分测试，以计算平均原子序数差异情况。使用默认的定量测试条件，得到α相的定量测试结果，即Cu的质量分数为64.477%，Zn的质量分数为36.431%。β相定量测试结果：Cu的质量分数为60.508%，Zn的质量分数为39.989%。
计算可得，黄铜中α相平均原子序数为29.35，β相平均原子序数为29.39，两者相差0.04。
4、 结语
讨论了电子探针显微分析仪的检定标准JJG 901—1995和GB/T 15075—1994，根据日常测试分析常用条件，给出仪器检定的参考测试条件，讨论了标准中需要更新和补充的内容。结合EPMA软件的特点，给出方便快捷的检定方法。可为仪器使用及负责人员快速了解和掌握仪器状况提供参考，为第三方计量机构校验仪器状态提供便捷的检验方法。
