GB T 28894-2012 表面化学分析.分析前样品的处理.pdf

1、,. ., ICS 71.040.40 G 04 道昌中华人民共和国国家标准GB/T 28894-2012/ISO 18117: 2009 表面化学分析分析前样品的处理Surface chemical analysis-Handling of specimens prior to analysis CISO 18117: 2009 , IDT) 2012-11-05发布2013-06-01实施飞专于t，、产码防吵中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局也士中国国家标准化管理委员会&叩 4圃. GB/T 28894-2012月SO18117 :2009 前言本标准按照GB/T1. 1-2009给出

2、的规则起草。本标准使用翻译法等同采用IS018117: 2009(表面化学分析分析前样品的处理。为了方便使用，本标准做了下列编辑性修改:一用本标准代替本国际标准。本标准由全国微束分析标准化技术委员会CSAC/TC38)提出并归口。本标准负责起草单位:厦门爱劳德光电有限公司、厦门大学化学化工学院。本标准起草人:王水菊、岑丹霞、时海燕、姚文清、刘芬、沈电洪。I GB/T 28894一2012/ISO18117: 2009 51 本标准对于提交表面化学分析样品的人们在样品处理和把样品递送给分析人员方面提供指导。尽管主要是为俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)和二次离子质谱(SIMS)而

3、写，但这些方法也能用于其他表面敏感的分析测量。AES、XPS和SIMS通常对几纳米(nm)厚度的表面层敏感。这样的薄层会由于不正确的样品处理而受到严重影响1.2。样品的正确处理和制备对于分析是极为重要的，不正确的处理会导致表面组成改变和数据不可信。本标准是供给样品提供者或表面分析设备的购买者以及表面分析人员使用的。最佳处理方法取决于特定的样品和所需的信息，并且本标准为每一种样品类型提供了说明性的例子，这些样品类型是样品所有者和表面分析人员通常遇到的。本标准建议样品供应者就有关样品的来历、需要解决的具体问题或所需要的信息，以及任何特殊的样品制备、所需的处理或运送方法，尽可能快地和表面分析人员商量

4、。本标准可以不依藏于ISO18116而独立使用凶，该标准用于指导分析人员进行表面分析的样品制备和安装。E . GB/T 28894-2012月SO18117: 2009 表面化学分析分析前样品的处理1 范围本标准规定了表面化学分析样品的处理和存放容器的要求。本标准适用于表面化学分析设备的用户了解表面化学分析技术的特殊样品处理要求，特别是俄歇电子能谱(AES)、二次离子质谱(SIMS)和X射线光电子能谱(XPS或ESCA)。本标准也适用于对表面组成敏感的其他分析技术，如TXRF。对于特定的实例，特定的样品，需要更加注意。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件

5、，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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 22461-2008，表面化学分析词汇(lSO18115 :2001 , IDT) IS0 18116: 2005，表面化学分析表面分析样品的制备和固定方法指南(Surfacechemical analysis-Guidelines for preparation and mounting of specimens for analysis) 3 术语和定义GB/T 22461一2008界定的术语和定义适用于本文件。4 符号和缩略词AES 俄歇电子能谱AFM 原子力显微镜ESCA 化学分

6、析电子能谱PTFE 聚四氟乙烯SEM 扫描电子显微镜SIMS 二次离子质谱TXRF 全反射X射线荧光光谱XPS X射线光电子能谱5 本标准结构的说明第7章讨论了要考虑的会影响表面组成的附加事项，如样品来历和样品先前的分析。这些影响的文件要随同小心处理和包装的样品一并交付。第8章提供了使样品表面污染最小所需的样品处理方法的专门建议，还给出基于在样品处理和转移到储存容器期间保持和增加样品洁净度的一系列可供选择的样品处理方法。第9章表述了可能用于不同条件的不同样品容器，也讨论了与样品保存有关的时间、湿度和温度。第10章和第11章强调样品处理对表面分析测量结果的影响，在执行规定的样品处理步骤时，样品所

7、有者及分析人员将从改善的分析结果中受益。1 GB/T 28894-2012月SO18117 :2009 6 常规要求和样晶分类6.1 表面敏感分析技术所要求的表面洁净度远高于许多其他类型的分析技术。6.2 不能裸手接触样品，任何时候都要排除或尽可能减少用处理工具或其他设备接触要分析的表面区域。、，、，、，、，、，bcJUEZA g) h) j) 在分析室用离子刻蚀或刮擦露出要分析的层或界面的均匀薄膜样品;k) 原位断裂的样品;1) 要检测体材性质的块体样品。6. 7 信息检测6.7.1 表面化学分析可检测多种样品，并可获得表面和界面的不同类型的信息，处理样品的严格程度取决于分析类型和问题本质。

8、根据样品的不同类型，检测信息通常归为以下三类:A类:需要获得最外层表面的完整信息;B类:以深度为函数的信息(深度剖析)或掩埋的界面信息;C类:需要由分析人员后续样品处理获得信息。6.7.2 A类样品包括要进行表面污染、表面有机覆膜、除活体有机物(细胞、细菌等)外的生物材料、表面致污、半导体、粘合失效等研究的样品。这类样品在制备和包装时要求最严格，任何物体都不允许接触要分析的表面。如果要分析某些含量低的元素，尽可能确保处理工具、手套或容器材料不含这些元 G/T 28894-2012/ISO 18117: 2009 素。A类样品排在表1的头两行。6.7.3 B类样品包括需要进行厚膜和薄膜、单层、多

9、层、半导体上的金属接触层、镀膜、掺杂剖析、界面的化学和物理性质研究的样品。对这类样品，虽然仍要小心操作避免污染样品，但包装要求并不严格。在B类样品中，检测信息来自于次表层，表层表面污染的鉴别不是分析的目标，但表面扩散对结果的解释可能有影响。由于表面的碳污染和微粒污染会降低深度剖析质量，应小心操作。B类样品排在表I中的第三行。6.7.4 C类样品包括要求分析人员制备的样品，如原位断裂、冶金研磨或抛光以及较大集成体部分的样品。总之，这些样品需加工成一定形状(如断裂)、需化学法或机械法(如研磨)改变或需解离。对于要进行断裂或要经分析人员进一步处理的样品，不需要特别小心。对较大的组装件或部件的样品，最

10、好不动样品，让分析人员在分析前来取样y虽然如此，仍需小心避免污染样品。C类样品排在表1的第四(最后)行。./仨亏乡匀前在却类别的最低限度问明白前注明处理方法飞飞样品容器?的/ 川、:|V 6. 6 样时类/信息深度8.5 方法/ 只卢卢元5位元充篝主王或氮气的手套箱或真空转移分析问品尽可能镀层的不锈钢专门/ 寸b)容器a) A 保呻始状态a ) 町工具/，串/上聚R烯手套两个平整的样品，面对面，用聚囚氟乙烯 ， 胶带密封戴上聚乙烯手套，用洁黯璃聚畸乙烯洁净铝箱盖好b) , c) , d) b ) 净无磁性元镀层的不锈钢银子或钳子处理忆|高的洁净玻璃容器品质聚丙烯晶片/ 晶片架(注意:避免插入聚

11、乙烯支架样f二/乒乙烯用无尘的盖、e) ,0 , g) c) , d ) 手套拿样品的边缘i) ,j) 干净的铝铛B 元粉末元硅树脂的乳聚乙烯盒子或袋子层，使要分析的表面变得模糊不清胶手套拿样品的边缘掩埋界面的样品，断裸手拿(不用手套洁h) , i) , j) , 裂样品，体相分析的e) ,f ) 净的工具k) 非酸性不起毛的纸C 非酸性不起毛的纸拿k) ,1) 样品样品的边沿3 GB/T 28894-2012月8018117 :2009 7 样晶影晌7. 1 分析人员需要的样晶信息应当告诉分析人员样品的来历、特殊的储存或运输要求、样品以前可能暴露的污染物和样品要检测的信息。7.2 样晶来历样

12、品的来历会影响分析前的表面处理。例如，已经暴露于污染环境的样品如其表面活性变小，所需的严格程度就会降低。但如果表面变得有毒，就需要更加小心。7.3 先前用其他分析技术检测过的样品表面化学分析最好是在样品用其他分析技术分析之前进行，因为其他分析技术会使样品损伤或暴露于表面污染。例如，电子显微镜分析过的绝缘样品表面可能已镀膜以减小荷电，如镀Au、Pt、C或其他导电材料。这样的镀层将使样品不适合于后续的表面分析。而且，样品暴露于扫描电镜(SEM)的电子束后也会引起损伤或造成从真空残气吸附表面物种。SEM污染实际上总是含碳的，当表面分析要检测碳时，这就会使后续的表面分析测量的解释复杂化。如果不可能先进

13、行表面化学分析，则SEM分析应在完全相同的另一样品或同一样品的不同区域进行。如果SEM分析是在样品的同一区域的不同点进行，SEM分析点以外的剩余部分要用洁净的铝锚包裹，以防样品的剩余部分暴露于SEM的电子束。先使用原子力显微镜会改变表面，另外，即使SIMS还不能反映低剂量静态SIMS注入时，已明显影响样品的深度信息5107.4 样晶的标识用唯一性的名字或是标志符清楚地标识所有的样品，用画图或照相清楚地标明分析区域，如果必要，用划线器具或铅笔标示出紧邻要分析区域的范围，应当小心在划线或做记号时产生的任何微粒不能粘附到样品上，尤其是不能粘到要分析的区域。如果对要检测哪一个面有疑虑，那就清楚的标示在

14、样品的背面。7.5 预防措施不要用裸手或工具直接接触要分析的表面，不要为了保护要分析的表面而在其上覆盖胶带、污染的筒片或多孔包裹材料，不要用金刚石刻刀标记半导体。不要用双面胶带固定易碎样品因为样品从胶带上取下时可能破碎。8 样晶处理时污染的来源8. 1 没有防护的手不能去拿样品，甚至任何时候皮肤也不能接触要分析的表面。指纹和护手膏所含可迁移物种会迁移并污染要分析的表面。8.2 只能用洁净的工具处理样品，以确保样品表面没有改变。这些工具应由不会迁移到样品的材料制成。而且要用这些洁净的工具夹持样品的边沿，而分析要在工具没有接触的区域里进行。所有工具要按常规在高纯溶剂中清洗，并在使用前干燥。4 在硅

15、的特殊情况下，建议用低锦不锈钢工具，因为曾报道过含镇的工具污染硅。处理样品都要使用元磁性的工具。 . . GB/T 28894-2012月SO18117 :2009 8.3 手套和擦拭材料接触样品时，可能会产生某些污染。要小心操作避免手套带有滑石粉、硅树脂释放剂和其他材料。无尘手套不含滑石粉可能更适用。要避免不必要的接触。8.4 不推荐用嘴吹除样品上不需要的微粒碎片，需要用压缩气体吹除样品上的微粒。由于有些气源会引起污染，如气路中的油或其他微粒的污染，这一步骤最好由分析人员操作，而不是由样品所有者在样品处理或包装时进行。大多数表面分析仪器使用通过洁净不锈钢管线的洁净干燥氮气或其他惰性气体以减小

16、吹除微粒时的污染。所用气体的洁净度要用经压缩气体吹扫过的洁净样品(如氧化硅或石英)的表面分析核查。8.5 在样品处理时为把分析区域污染的可能性减到最小，选择下列a)到f)方法中的一种。这一排列是按照最严格到最不严格的顺序，并且表1的第4列和第5列给出了与样品类型的关系。特定方法的选择要仔细考虑样品的类型(见6.7)和要检测的信息。a) 用洁净专用工具(如:晶片慑子或元磁性的夹子)处理样品。工具应该每次使用前用高纯异丙晖清洗并干燥。要戴上聚乙烯手套。b) 用洁净干燥的慑子或夹子处理样品。工具通常用高纯的异丙醇清洗。要戴上聚乙烯手套。c) 工具每次使用前要用高纯异丙醇清洗并干燥，可以不用戴手套操作

17、洁净的工具=手一定不要接触工具的夹样品端。d) 工具要定期用高纯异丙醇清洗并干燥。可以不用戴手套操作洁净的工具:手一定不要接触工具的夹样品端。e) 戴聚乙烯手套操作洁净的专用工具、慑子或夹子处理样品。f) 可用非酸性不起毛的纸(如化学试纸)的边缘去夹持样品，纸一定不要接触到分析表面。9 样品储存和传递9. 1 储存9. 1. 1 时间样品储存越久，越要小心，以保证要分析的表面不被污染。即便在洁净的实验室环境里，表面也会很快被污染到AES、XPS、SIMS和其他表面敏感分析技术的分析深度。9. 1. 2 容器9. 1. 2. 1 储存容器应不会把污染物通过微粒、液体、气体或表面扩散传递给样品。首

18、先，要分析的表面不应接触容器或其他物体。注意挥发性物种(如增塑剂)可能从容器中散发出来并污染表面。内径略大于样品的玻璃瓶可以存放样品而不接触到表面。当接触不可避免，用预先分析为洁净的铝宿包裹样品可以令人满意。对于半导体样品，标准的晶片架通常是适用的。9.1.2.2 用如手套箱、真空室和干燥器短时间储存样品是很好的选择。真空干燥器是更好的标准容器，能保持元油脂和元机械泵油。如果多个样品储存在一起，样品间的交叉污染也可能发生。9. 1. 3 温度和湿度当储存或运送样品时，要考虑可能的温度和湿度影响。最不利的影响是源于温度升高。低的样品温度会导致水汽冷凝在表面。9.2 容器的表述选择下列容器中的一种

19、减小处理时分析区域可能的污染。以下按照保护效果最好到最差排序。表1中的第6列和第7列给出了样品处理时样品类型和污染源的关系。选择专用容器应该仔细考虑样GB/T 28894一2012/ISO18117: 2009 品类型(见6.7)、先前的处理(见7.3)和要检测的信息时。使用者要确保样品容器本身或辅助包装在运输时要足以能防止样品的物理损伤。a) 对处于真空或洁净环境的样品，真空转移容器是适用的，在转移容器中充有惰性气体或氮气便可以进行样品转移。仔细清洗且密封的低漏气手套袋也可以用。但在每种情况下，要分析的表面不能接触任何容器器壁材料。b) 把两个相同的样品面对面地放置并用PTFE带密封所有的边

20、缘。如果两个样品可能摩擦，或另外引起彼此表面的改变，用PTFE带的边缘确保样品之间有小的间隙。Yanagiuchi和Tsuchida详述了这种方法的有效性的。c) 把样品放在洁净玻璃管或带玻璃塞的广口瓶中。所用玻璃管直径要略大于样品宽度，平整的样品有效地固定在管中且样品表面不接触到器壁。d) 没有玻璃塞，用PTFE带封住开口。胶带不要接触到样品表面。e) 没有PTFE带时，洁净的铝宿可用于封住开口。铝销不要接触到样品表面且可用以防止样品在容器内移动。f) 把样品放在专门设计用以安全传递样品的专用容器(如晶片架)里。容器的内表面与要分析的表面应接触最小。在生产中通常用以储存或固定材料的容器也造用

21、于样品的传递。g) 把样品放在适配成型的聚丙烯容器内，该容器带有相同材料的盖子。h) 把样品放在聚丙烯容器内，该容器带有相同材料的盖子。i) 把样品包装在洁净的铝锚内，小心操作使与分析表面的接触最小。样品可以邮递。j) 把样品放在口部压紧密封的洁净聚乙烯袋里。样品可以邮递。k) 用非酸性不起毛的纸包裹样品，小心操作便与分析表面的接触最小。样品可以邮递。注:Seah和Spencer给出了放在玻璃容器、聚丙烯容器、聚乙烯容器和实验室空气中样品污染率的有用信息归。10 样品来历的信息尽管采取所有预防措施，但在处理样品时表面总有可能被污染，应把样品处理的详情作为样品来历的内容之一告知分析人员。在大多数

22、情况下，接收样品的人不了解所得到样品处理方案，或不了解特殊样品可能需要用表面灵敏的分析方法表征。当解释特定的分析结果时，分析人员需要了解样品来历，包括样品如何保存和处理，结合分析人员对于通常的污染类型及其来源的经验一起使用。11 就合适的样晶处理步骤对样晶所有者进行训练以本文件为依据进行讨论，或使本文件能为样品所有者使用，表面分析人员应该在适合的、洁净的样品处理步骤方面培训样品所有者。培训样品所有者的目的是:在样品的有效期内尽可能早地使用己规定的样品处理步骤。6 飞 1电 . GB/T 28894-2012/ISO 18117: 2009 参考文献lJ GELLER,J. :Specimen

23、Preparation and Handling, in Surface Analysis by Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy,edited by D. Briggs and J. T. Grant,IM Publications,Chichester,2003 ,pp. 89-116 2 J RIVIERE, J. C. : Instrumentation, in Practical Surface Analysis by Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy,edited by D. B

24、riggs and M. P. Seah,John Wiley &. Sons,Chichester, 1983 , pp.17-85. 3J ASTM E 1829-02 Standard Guide for Handling Specimens Prior to Surface Analysis. 4J ISO 18116: Surface Chemical Analysis-Preparation and mounting of specimens for analy-SlS. 5J GILMORE, I.丘，SEAH，M.丑，andJOHNSTONE,J. E. : Quantific

25、ation Issues in ToF SIMS and AFM Co-Analysis in Two-Phase Systems,Exampled by a Polymer Blend,Surface and In terface Analysis, Nov. 2003 , vol. 35 , no. 11 , pp. 888-896. 6J SEAH ,M. P. , and SPENCER, S. J.: Ultra-thin Si02 on Si: 1 , Quantifying and Removing Carbonaceous Contamination,Journal of Va

26、cuum Science and Technology A ,Mar/Apr 2003 , vol. 21 , no. 2 ,pp. 345-352. 7J YANAGIUCHI, K. ,and TSUCHIDA,S. : A Practical Procedure for Surface Protection of a Bulk Sample in the Air ,J ournal of Surface Analysis, Vol. 9, No. 3, pp. 442-445 (2002) OON hFF 3 .-。自NFON|叮NH阁。中华人民共和国国家标准表面化学分析分析前样晶的处理

27、GB/T 28894-2012/ISO 18117 :2009 * 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开本880X 1230 1/16 印张O.75 字数16千字2013年4月第一版2013年4月第一次印刷* 书号:155066. 1-46615定价16.00元GB/T 28894一2012如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107打印日期:2013年4月26日F002