備案號：42107-2014利用掃描電子顯微術和X射線能譜法表征2013-12-06發(fā)布2014-03-06實施本標準按GB/T1.1《標準化工作導則第1部分：標準的結構與編寫》給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任。本標準由廣東省質量技術監(jiān)督局提出并歸口。本標準起草單位：廣州計量檢測技術研究院，中山大學。本標準主要起草人：王海燕、陳嵐、孫勇、古耀達、蔡永洪、黃志斌、嚴杰文、肖宏艷、林建榮、林冬青。本標準首次發(fā)布。本標準規(guī)定了利用掃描電子顯微術和X射線能譜儀檢測石墨烯及其他雜質的形貌和成分的方下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是標注日期的引用文件，僅所標注日期的版本適用于本文件。凡是不標注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本GB/T23414—2009微束分析掃描電子顯微術術語(ISO22493:2008,IDT)X射線經(jīng)試樣吸收后，確定百分數(shù)(例如總量的95%)的X射線從相互作用體積內發(fā)射的最大深度。2X射線經(jīng)試樣吸收后，確定百分數(shù)(例如總量的95%)的X射線發(fā)射的體積。[GB/T21636—2008(5.7.1[GB/T21636—2008(3.3.2[GB/T21636—2008()/I測量單個光子能量建立描述X射線能量分布的數(shù)字直方圖的X射線譜方法。3因入射電子與試樣中弱束縛價電子非彈性散射而發(fā)射的電子。二次電子像secondaryelectronimage用二次電子探測器檢測到的電子信號(能量小于50eV)調制顯示器亮度形成的掃描電子圖像。[GB/T21636—2008(4.4.11與采樣有關的術語從批量生產的樣品中或從需要表征的材料中選取的樣品。現(xiàn)場樣品在實驗室中經(jīng)過一定處理過程(如干燥等)后得到的子樣品。用作一系列化學物理分析，尺寸有幾毫米大小或質量有數(shù)十毫克的實驗室樣品的子樣品。由大量需要用一種測試方法測量的材料組成的分析樣品的子樣品。44總則當于頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一。無論是單獨存在，還是沉積在基底上，石墨烯都不是一個百分之百應由經(jīng)過培訓的人員制備石墨烯材料。進行石墨烯和其他納米顆粒的樣品制備時，應遵循適當?shù)陌踩?guī)程。應按規(guī)定使用個人防護裝備，包括一次性手套、防護眼鏡、實驗服、過濾式防毒面具等，所有操作應在安裝了空氣過濾器的通風櫥中進行，避免吸入石墨烯灰塵。圖A.1給出了從較大塊直至實驗室子樣品的樣品制備一些化學和物理測試即可。這里寫到的取樣程序僅針對圖A.2給出了典型的SEM樣品座的示意圖，直徑大小在10mm到25mm之間。可將同一樣品的三個獨立的測試部位粘貼在同一樣品座上做分析，也可以分別粘貼在三個獨立的樣品座上還可準備三個獨立的樣品座。從分析樣品中選擇測試部位應完全隨機取樣。取樣前，可搖晃瓶子使其混合均勻或將其分5c)石墨烯薄膜(包括帶生長基底的和與生長基底分離后的石墨烯薄膜)。5.3.1雙面碳膠法(千法)b)用干凈的不銹鋼微型鏟、鑷子等類似工具，小心地將毫克至微克級石墨烯粉末或薄膜貼到雙d)檢查樣品座上是否有足夠的樣品用于SEM分析，若不夠應增加樣品的量。5.3.2銦箔上粉末壓片法(干法)b)用干凈的不銹鋼微型鏟、鑷子或類似工具，小心地將少量毫克至微克級石墨烯粉末放到銦箔c)用微型鏟較平滑的面將石墨烯壓到銦箔上形成片，在銦箔上不同位置重復此過程直至得到3個或更多的測試部位(見圖A.2);e)檢查樣品臺上是否有足夠的樣品用在SEM分析，若不夠應增加樣品的量。需用力將鏟壓在一定量的石墨烯粉末上，這樣才能使粉末壓入并黏附在銦箔上。同時，才能形成5.3.3基片上溶劑分散法(濕法)a)若石墨烯還未分散到液體中，取約0.5mg的干粉末加入到裝有10ml乙醇的小瓶中；b)將小瓶置于超聲浴中超聲5min~30min或直至外觀均勻。用冰水浴能減小石墨烯的熱損傷；c)用微吸管將一小滴(約0.5ml)石墨烯滴到干凈的硅片或SEM樣品座上。若需要較厚的膜可多d)先在空氣中于燥樣品。然后將干燥樣品置于干凈的真空烘箱，設置溫度約為75℃,干燥15若需進行EDX分析，應先確定干凈襯底的成分。也可使用多種基底或制樣方法，防止EDX分析帶6至少分析三個測試區(qū)域(如圖A.2中的測試區(qū)域A1,A4和A7),有必要的話增加測試區(qū)域(如圖A.2短工作距離(小于等于3mm)和小束流(約4pA)。射電子像(總共36張SEM圖像)。將從三個測試區(qū)域得到的圖像在同一放大倍數(shù)下進行比較，以說明樣EDX分析時推薦使用的放大倍數(shù)范圍1000倍1000倍~5000倍10000倍100000倍注1:對純度較高、較稀疏的石墨烯樣品、石墨烯器件或單層石墨烯來說，需要非常高的分于500000倍),可采用透射電子顯微鏡表征。注2:存在雜質、荷電現(xiàn)象或樣品漂移時可降低放大倍注3:比較不同樣品的圖像時，最好選擇一系列放大倍數(shù)來描述被測樣品的特性。隨著放區(qū)域變小，就能更詳細地檢測石墨烯表面形式。建議使用具有漂移校正軟件的掃描控制單元，以校正獲取譜圖時 對半定量分析，應將最初三個區(qū)域得到的結果取平均，計算平均值(avg)和標準偏差(stdev)。報告相對標準偏差小于20%的數(shù)據(jù)。如果變化較大，多分析三個區(qū)域(A2、A5、A8);若測定三個區(qū)域(A3、A6、A9)以獲取期望的統(tǒng)計值。如果精確度仍不夠，則調整放大倍數(shù)、束流和計數(shù)時間直到所得值一致。如果仍無法得到均勻值，則只報告定性結果(檢測到的元素)。7報告中需包含三個檢測區(qū)域的從0keV到10keV掃描的具有代表性的EDX分析結果(詳見本標準6.2),需列出除碳之外的所有元素。鑒別出可能來源于襯底的任何信號。如有需要，給出半定量EDX分析數(shù)據(jù)的列表，包含所檢測元素的質量百分比和原子百分比，以及平均值、標準偏差和相對標準偏該方法不能用來估算單層石墨烯的厚度，可以采用其他方法研究單層石墨烯的厚度和多層石墨烯的層計學和統(tǒng)計計算等幾個參數(shù)尤為重要，詳見DB44/8DB44/T1216(規(guī)范性附錄)現(xiàn)場樣品現(xiàn)場樣品實驗室樣品分析樣品測試部分SEM放大測試區(qū)域測試部分#1測試部分#2A2A測試部分#3圖A.2SEM/EDX采樣方法示意圖9(資料性附錄)檢測，圖B.2為石墨烯的TEM圖像[12],從圖中可以看出石墨烯層片的輪廓，判別石墨烯的存在，但無子緊密排列的二維蜂窩狀點陣結構和缺陷水平，對石墨烯的層片邊緣進行高分辨率成像，可以得到石拉曼光譜分析法是利用光的散射效應進行無損檢測與表征的技術，可以用于鑒別單層、雙層石墨石墨烯0波數(shù)/cm·1(資料性附錄)C.1石墨烯的SEM圖將少量石墨烯粉末置于乙醇中，超聲分散5分鐘。將上述混合物滴幾滴在硅片上，自然干燥后用SEM觀察。圖C.1是得到的SEM圖像，可以看到石墨烯團聚在一起。圖C.1硅片上石墨烯粉末的SEM圖鎳基底上生長的垂直石墨烯的SEM形貌[14]如圖C.2。圖C.2鎳基底上生長的垂直石墨烯SEM形貌CVD法制備的大面積石墨烯薄膜的SEM形貌如圖C.3,有大量褶皺存在。@圖C.3石墨烯在不同分辨率下的SEM圖像C.2石墨烯的EDX分析結果圖C.4是鎳基底上石墨烯掃描后的EDX能譜，加速電壓為20kV。除了碳元素外，還有來自基底的鎳信號。[1]ISOGuide35Referencematerials—Generalandstat[2]ISO/TS10797:2012Nanotechnologies---Characterizationofsingle-wallc[3]ISO/TR10929:2012Measurem[4]ISO/TS11308:2011Nanotechnologies—Useoftherevaluationofsingle-walledcarbonnanotubes(S[5]ISO14595:2003Microbeamanalysis—Specificationofcertifiedreferencematerials(CR[6]ISO16700:2004Microbeamanalysis—Scannin[7]ISO22309:2006Microbeamanalysis[8]ISO23833:2006Microbeamanalysis—Electronprobemicroanalysis(EPMA[9]CEN/TS15443:2006Solidrecovered[11]朱宏偉，徐志平，謝丹等，石墨烯-結構、制備方法與性能表征，清華大學出版社，2011[12]GEIMAK,NOVOSELOVKS,Theriseofgrapheme[J],Na[13]FERRARIAC,MEYERJC,SCARDAgr