GB／T 35097-2018 标准规范下载简介

GB／T 35097-2018 微束分析 扫描电镜-能谱法 环境空气中石棉等无机纤维状颗粒计数浓度的测定

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格式参见附录B)。应记录采样器放置的位置草图，如有可能，在采样现场照张相片。样品应在干燥、洁 净、室温环境下保存于硅胶干燥器中

制备用于扫描电镜分析的试样前，检查沉积在滤膜上颗粒物的均匀性。采样膜未裸露的边缘发现 预粒物沉积，则说明滤膜周围漏气，则此样品不可用于后续检测分析。 将表面颗粒物负载均匀的样品制备成扫描电镜测量试样。具体步骤如下： a）用乙醇将扫描电镜专用样品台擦净，在样品台侧面编号； b）剪取1cm左右的颗粒物滤膜，用碳质双面胶带将其固定在电镜样品台上； C 将已固定好待测试样的样品台放人镀膜仪（5.4)中喷镀导电膜。如果所喷镀导电层是金属元 素，则应选择一般环境空气颗粒物中不常见的元素（如Au，Pd等元素），以减少对能谱分析结 果的影响。具体操作按照喷镀设备操作说明进行

接照附录C调整扫描电镜和X射线能谱仪的工作参数，在20kV的加速电压下分析试样，观察视 场放大倍数为2000~2500。 分析过程中CECS 554-2018-T 智慧家居设计标准，每个选定视场中的纤维长度和宽度范围应符合7.2.2规定。 根据7.2.3规定，利用能谱分析结果，根据其元素组成对这些纤维分类。视场编号、纤维长度、宽 度，元素组成以及纤维分类均应记录在纤维计数表中（参见附录D）， 对每个样品应采集三张形貌像附在纤维计数表后以记录样品表观特征及颗粒物负载量

7.2.2纤维计数规则

7.2.2.1观测视场选择

至少观测50个视场以减少滤膜负 选择视场的方法是考虑样品 整体，所选视场彼此不要重叠。 按照

图1超出视场范围的纤维计数示例

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7.2.2.2可计数纤维

纤维计数规则解释及示例

根据3.6中定义，可计数纤维为长度大于5μm，最大宽度小于3um，且长宽比至少大于3 纤维。

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如果一根纤维束或分岔纤维符合3.6的定义，计作一根纤维。将未分岔部分的最大宽度视为纤维 速或分岔纤维的直径。

如纤维簇中可计数纤维、纤维束或分岔纤维两端均可被分开且其长宽可分别测量，则簇中各类纤维 单独计数。如纤维簇中看不见单独可计数纤维，纤维簇的所有尺寸都符合3.6定义，则将其视为一根纤 维来计数。

7.2.2.5带基体纤维

单独计数。基体内看不见单独可计数纤维，且纤维基体的所有尺寸都符合3.6定义，则将其视为一根纤 维来计数，

7.2.2.6超出视场的纤维

7.2.2.7超负载视场放弃标准

7.2.2.8记录不符合定义的纤维

在纤维计数表中应记录不符合以 或纤维簇。

7.2.2.9纤维计数停止标准

7.2.3.1纤维类别

温石棉纤维应满足以下条件：

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1）镁峰和硅峰清晰，满足 P十B、 >2;

注2：直闪石和云母也会产生含Mg和Si元素索能谱图，但是这两种矿物中镁和硅的峰高比小于温石棉中镁硅的峰高 比。为了避免误将直闪石和云母归为温石棉，仔细比较镁硅峰高比，同时用已知温石棉和云母标准样品校准 能谱仪非常重要

铁石棉纤维应满足以下条件： 硅峰、铁峰清晰，满足 P+B、 1) B 2）4 钠峰、镁峰及锰峰很小。 注，根据附着微粒或临近微粒的化学组成

青石棉纤维应满足以下条件： P+B 钠峰、硅峰及铁峰清晰，满足 >2 B 2） 镁峰很小，镁峰满足 P B <1 注：根据附着微粒或临近微粒的化学组成，可能看见钙峰或氯峰

7.2.3.5透闪石或阳起石

透闪石或阳起石纤维应满足以下条件： P+B 1) 钠峰、硅峰及钙峰清晰，满足 2）可以出现一个铁峰，但钠峰一定极小，满足 <1 B 注：根据附着微粒或临近微粒，可能看见钙峰或氯峰

7.2.3.6直闪石或云母

直闪石或云母纤维应满足以下条件： P+B 1 镁峰、硅峰清晰，满足 >2； B 2） 镁/硅峰高（或峰面积）比与直闪石或云母纤维参比样的镁/硅峰高（峰面积）比一致，且钙峰、铁 峰很小。 注：该分析方法一般不能区分铁含量低的直闪石和含铁量高的云母。纤维形态学有助于将其二者区分开来。片状 纤维一般可能是云母，而直棒状纤维可能是直闪石。如果观察到含有这种化学组成的纤维，建议使用透射电镜 分析样品。

注2：高浓度的 有些情况下，这些样品可考虑放弃。

7.2.3.8其他无机纤维

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无法归类到7.2.3.2～7.2.3.7的无机纤维，则将其归为其他无机纤维。 注1；根据以上规则，某些硅酸盐纤维和其他无机纤维，可能由于其呈现的X射线谱图与温石棉或闪石棉具有相似 性而被认为是石棉纤维，从而过高估算石棉纤维含量。 注2：上述标准中，铁石棉和青石棉被分为两类。但有些X射线探测器对检测青石棉中的钠峰不够灵敏。使用这种 探测器一般不能区分铁石棉和青石棉。在这种情况下，铁石棉和青石棉就被归为一类。

无法归类到7.2.3.27.2.3.7的无机纤维，则将其归为其他无机纤维。 注1；根据以上规则，某些硅酸盐纤维和其他无机纤维，可能由于其呈现的X射线谱图与温石棉或闪石棉具有相似 性而被认为是石棉纤维，从而过高估算石棉纤维含量。 注2：上述标准中，铁石棉和青石棉被分为两类。但有些X射线探测器对检测青石棉中的钠峰不够灵敏。使用这种 探测器一般不能区分铁石棉和青石棉。在这种情况下，铁石棉和青石棉就被归为一类。

7.2.3.9不呈现明确X射线峰的纤维

可能属于有机纤维。宽度小于0.2um的极细无机纤维通常没有明显的X射线峰

7.2.3.10石棉纤维标样能谱图

对于任何一种特定纤维，能谱分析中相对峰高根据能谱仪性能各有不同。特别是对于超薄窗探测 器，低原子序数的元素X射线峰检测效率高于标准铍窗探测器。所以对每台能谱仪来说都有必要用石 棉标准样品测得其参考谱图。图3所示为用超薄窗探测器检测到的一组谱图，可用于不同类别纤维的 比较。 由于X射线探测器的性能会随时间改变，因此应适时测定新的参考谱图，特别是对探测器进行了 维护以后。 注1：获取能谱图过程中，为确保电子束稳定，应确保其人射点落在纤维上且在分析过程中不会偏离该纤维。同时 要尽可能远离纤维上附着的其他微粒和邻近的纤维，尽量减少来自被测纤维以外的干扰。 注2：有时很难将纤维明确分类。这可能是因为其他粒子或纤维的干扰，也可能是因为峰相对于背底不够明显。此 生并注明因

7.2.3.11实际环境空气样品能谱图

图4为从实际空气样品中检测到的温石棉、铁石棉和青石棉X射线能谱图。测量时试样表面进行 广喷镀金元素处理，故谱图中总会看到金元素的峰。金元素峰的强度随纤维的尺寸变化，且和电子束与 金镀层相互作用相关。 谱图中出现的其他峰及其强度变化则 的其他微粒或邻近的纤维

7.2.4纤维尺寸的度量

测量纤维尺寸时（特别是宽度），建议将放大倍数增加到10000倍或者更高。同样也建议在这个放 大倍数下获得X射线能谱图。 在移动样品台调高放大倍数之前，应注意记录视场中特征结构位置，以确保在分析完特定纤维后样 品台能重新正确归位

7.2.5纤维计数数据记录

图3表面未金试样上的石棉纤维X射线能谱示例

图4表面镀金试样上的石棉纤维X射线能谱示例

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注：谱图来自实际空气样品中检测到的纤维

B.1平均纤维浓度的计算

根据第7章规定的分析步骤，测定结果用长度大于5um、最大宽度小于3μm且最小长宽比为3：1 的石棉等无机纤维的计数浓度c：（每立方米纤维种类i的根数)表示。基于能谱分析结果可将纤维分为 以下几类（见表1）：

类别i(i=1,2,3,4)的数字浓度计算见式（1)、式（2)：

纤维类别i（i=1，2，3，4)的数字浓度计算见式（1）、式（2）：

式中： c, 第i类纤维的数字浓度，单位为根每三次方米（根/m"）； n: 第i类纤维的根数； N 观测的图像视场个数：

Ci 第i类纤维的数字浓度，单位为根每三次方米（根/m"）； n: 第i类纤维的根数； N 观测的图像视场个数：

c;=N.Vs ·d

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8.295%置信区间的计算

用扫描电镜测得的i种纤维根数的上下置信区间（置信度为95%），分别用入，和入u表示。将这个 数值转化成数字浓度，表示为式（5）式（6）

cU= au NV.

9.1测量不确定度来源

纤维计数浓度测量过程中测量不确定度可能来源包括： 1）采样（测定流速时产生的随机误差）； 2） 用于扫描电镜分析样品的制备（操作过程及等离子灰化过程中纤维损失）； 3）样品分析（扫描电镜的调节，纤维计数、测量及识别）。 主要来源与扫描电镜检测过程有关，包括： 1） 宽度小于或接近校准能见度（0.2μm)的细小纤维的检测和分析； 2） 纤维计数过程中，将与纤维相近的粒子合计到一起的主观判断； 3）用于纤维分类的能谱图的分析过程，特别是对受相邻粒子或镀层于扰谱图的分析

9.2测量不确定度评估

纤维数量极少时，检测结果的随机方差服从泊松变量分布。石棉纤维长度大于5um的纤维计数 常常较低，其纤维计数的变动性可以用泊松分布来估算（参见附录E）。 对测量过程准确度有特别要求时，制定采样计划过程中以及评价测量结果时都应考虑基于统计学 的测量结果不确定度。 环境空气中纤维浓度受某些因系影响波动较大，如气象影响。在这种情况下，制定采样计划时应选 释适当的采样时间及样品数量以降低这些因素对结果的影响。 扩展不确定度用相对标准偏差的两倍来表示，大约是95%的置信区间。所有这些不确定数据只与 长度在5um~100um范围内的纤维测量相关。

9.2.2采样引起的不确定度

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采样不确定度是指使用并行采样系统，测量结果的分散性。 根据比对测量结果，其相对标准偏差可 表示为：0p<7.5%

9.2.3与扫描电镜检测相关的不确定度

9.2.4总测量不确定度

假设各种来源的不确定度不相关，则涵盖全部测定过程的标准偏差可表示为式（7）： GT=Vo+a+os *.(7)

假设各种来源的不确定度不相关，则涵盖全部测定过程的标准偏差可表示为式（7）： T=V+a+o

式中： 6 整体测定标准偏差； 6P 泊松变异性标准偏差； 6SR 实验室分析过程再现性标准偏差； s 采样过程标准偏差。 由采样及分析步骤合成的标准偏差由式（8）计算得出： Gv=VsR+o=V0.175*+0.075=0.19 上述合成后的相对标准偏差（19%）乘以纤维根数n后的结果表示采样和分析过程的标准偏差。 对单个样品而言，泊松变量的标准偏差（p）应与上述结果合成后得到总的测量不确定度。根据纤维计 数（根）可以查表得到泊松分布范围。其估计方法参见附录E。 如果纤维计数较低，泊松变量的标准偏差（op)构成不确定度的主要分量，直接由表E.1查得测量结 果的95%置信区间。 如果纤维计数较高，此时泊松变量具有正态分布特征，可由置信区间（表E.1)求得标准偏差（op）。 此时再按式（9）进行合成：

式中n为测量结果（根）。 测量结果的扩展不确定度U=2gT。其95%置信区间可表示为：n土U。 低含量纤维测量结果置信区间报告示例参见附录F。

除了GB/T27025应执行的要点外，分析结果检测报告中还应含下列内容： a）测试依据（需要引用本标准）； b）样品标识（唯一性编号）； c）采样日期、时间及地点，包括样品体积、采样时间、采样滤膜的有效面积在内的所有必要的采样数据： d）用于分析滤膜对应的采样体积； e）分析灵敏度； f）检测到的各类纤维数目及其计算出来的计数浓度。 建议在报告中列出石棉纤维和其他无机纤维检测结果的95%置信区间。检测报告示例参见附录F

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有时为了减小测量结果的误差，一种理想的方式是通过计算儿个样品测量结果的平均值。同一地 点长时间内平均空气浓度也可以通过合并在要求的时间内连续收集若干大气样品的结果得到。 测定的纤维浓度由两个参数确定：扫描电镜检测到的纤维数量和分析者采样时用的空气体积。而 检出限只能由分析者采用的空气体积决定。 第i种纤维的平均浓度c[见式（A.1)等于样品中纤维总数除以每个样品单次采样体积的总和

En; c, = ZVp 2) 2Vp

(c>=n,+1 2V,

度而言，通过n.和V.计算可得到由泊松变化引起的9

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附录B （资料性附录） 空气采样数据记录表示例

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附录C （规范性附录） 扫描电镜和能谱仪的调节与校准

在20kV加速电压、放大倍数为2000～2500条件下，检测扫描电镜样品。用扫描电镜法识别纤 维时，建议使用20kV加速电压。 屏幕的放大倍数应根据市售有证实物放大标准进行校准。扫描电镜观测结果直接显示在观测屏幕 上，因此放大倍数的校准应依据观测屏幕。 将扫描电镜放大倍数调节至为2000时，能够看到宽为0.2um、长在5μm～10μm之间的温石棉 纤维。调节方法是：从制备好的试样中选择一根在放大2000倍时刚好能够看到的纤维。然后放大 20000倍测定其宽度。分析并始以前，应至少在两个被此分并的纤维上进行此操作。样品分析过程 中，应重复儿次这项操作。 注1：在30cm的显示器上，100个图像视场放大2000倍在样品上相当于1mm的面积。 注2：样品扫描线宽度（扫描电镜数码图像像素宽度）及电子束直径是扫描电镜分辨率的决定因素。如果扫描线或 像素宽度不超过0.2μm，那么观察到的0.2μm宽、长度大于5μm的纤维的图像不会出现严重失真的现象。 现有的CRT显示器尺寸及500条～700条扫描线在放大2000倍或2500倍时通常都可以满足以上条件

选择适当的扫描电镜及X射线 （0.2um宽的温石棉纤维试 样中得到具有统计学意义的X射线能谱图， 对特征峰峰高P和背景值B.具有统计学意义的标准见式(C.1)

此处P是所对应的镁峰和硅峰的峰高最大值，应大于30个计数（每道30次脉冲）。对于镁峰和硅 蜂.目要求见式（C.2）

此处P是所对应的镁峰和硅峰的峰高最大值JGJ／T 455-2018 住宅排气管道系统工程技术标准，应大于30个计数（每道30次脉冲）。对于镁峰和硅 蜂.目要求见式（C.2）

GB/T35097—2018附录E（资料性附录）试样滤膜上纤维密度函数的纤维计数泊松分布及变动性假设滤膜上的纤维计数浓度很低，在N个图像视场中对给定纤维种类进行检测，测得n根纤维的概率P可用泊松分布表示为式（E.1）：.......(E.)n!变量α可看成在一个视场中发现一根（某纤维种类)纤维的概率P与所检测的视场个数N的乘积。它还与在N个图像视场所检测到的纤维根数n的期望值有关。依据泊松分布，通过表E.1可查得纤维计数浓度的95%置信区间，图E.1为165个视场中检测到0根，2根，4根纤维的概率密度（纵坐标）。假设每个视场中的空气样品采样体积为0.01m，则横坐标可表示为纤维浓度：根/m。1. 0 0. 90. 8 0.7=00. 4 0. 3 0. 2 0. 1 2004006008001 0001 2001 400根/m3纤维浓度图E.1采样体积为0.01m检测到0根，2根，4根纤维的概率密度分布图E,2为采样滤膜和被分析部分滤膜上的纤维密度与纤维计数结果不可避免的统计波动之间的关系曲线。在制定采样方案时能够清楚地认识这一局限性非常重要。假设纤维在滤膜上呈泊松分布，则曲线图中纤维计数的标准偏差等于纤维计数的平方根。该变量可表示为两倍相对标准偏差（cs）。对于纤维计数平均值，特别是纤维数量很少时，泊松分布的95%置信区间是不对称的。表E.1为95%置信区间数据。此曲线表明：在设计采样方案时需要考虑纤维计数的变化。例如，假如纤维在滤膜上呈泊松分布，对于纤维密度为20根/mm"的滤膜来说，检测0.7mm"滤膜，其纤维计数的变动性（用2cs表示）大约是50%。对纤维浓度较低的样品而言，为了能够得到大约50%的变动性则需要在滤膜上检测更大的面积。同理，如果由于空气中纤维浓度较高或悬浮颗粒物足够少以致延长了采样时间，使滤膜上纤维密度较高。此时可缩小检测的面积而保持相同的、可接受的测量变动性。在某些情况下，两种途径均可作为改善测量精度的便利手段。20

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图E.2采样滤膜上不同纤维密度条件下，被分析部分滤膜上纤维计数（泊松）变动性

表E.1纤维计数浓度的置信区间（泊松分布，95%）

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*95%置信度条件下，纤维计数为0时，单边置信区间上限是2.99。