柴慶軍 陳剛
國際隕石鑒定評估研究院
摘要：電子探針微束分析方法在隕石分析與研究工程中有著廣闊的應用。其二次電子像和背散射像都可以來觀測隕硫鐵球粒、各種礦石和基質(zhì)的類型和成分情況，特征x射線則可以用來進行定量分析和精確定量分析，也可以通過大樹斑和全巖分析在統(tǒng)計隕石總鐵量的工作中具有廣闊的應用前景。
關(guān)鍵詞：電子探針；隕石應用
前言：由于電子光學工藝和計算機技術(shù)的提高，現(xiàn)在的EPMA已經(jīng)同時具備了掃描電鏡SEM的形態(tài)研究、結(jié)構(gòu)研究的能力。不僅像其在開發(fā)之初一樣，以對金屬材料和礦石產(chǎn)品中的不同形象及不同結(jié)構(gòu)的成分研究為主要目的，同時還運用于冶金、電子電器部件、陶瓷、樹脂、纖維、木頭、動物牙齒、骨、葉、根等領(lǐng)域。設(shè)備應用之廣，可以看出目前已涉及各種固體材料的科研實驗領(lǐng)域，特別是材料的研究領(lǐng)域。這些設(shè)備不只是科研工作中的主要手段，同時也是質(zhì)量檢查的方法之一。
一、電子探針的介紹
（一）電子探針分析的優(yōu)點
1.不損傷試樣：進行了電子探針分析后的金屬試樣，并不會引起什么損傷，還能夠完成其他方面的檢查工作，這對于稀少貴重的金屬試樣，如隕硫鐵、月石及極難發(fā)現(xiàn)的新礦石，電子探針分析方法是最理想的分析手段。
2.直觀：電子探測器除能夠?qū)崿F(xiàn)定點解析之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)全面掃描圖和面研究，這對認識樣本中物質(zhì)的生長規(guī)律、共存狀況和賦存狀況等方面提出了巨大的數(shù)據(jù)。我所的JXA一73電子探測器上配有TN一5500能譜儀，它的微掃描理序能夠?qū)㈩w粒上各種微量元素的分布情況，以各種方式在彩色熒光增感顯示器上表現(xiàn)出來，它不僅直觀性很好，而且具有一目了然之效。
3.速度：由于電子探針通常都用三或四道譜儀同時對各種物質(zhì)進行研究，而且都是由電腦自行操控并進行運算的，國因此研究速率快，生產(chǎn)成本也較低廉。特別是附帶了能譜儀后，更提高了研究效率。綜上所述，電子探針研究給人們提出了一個比較好的巖礦測量方法，也是現(xiàn)代地質(zhì)學中必不可少的一個測量工具。
（二）電子探針分析的基本原理
由光電槍所發(fā)出的光電波進行增加、凝聚之后，產(chǎn)生了相應的電能，當它照射到試樣上之后.使試樣的電子層得到了激活，并由此形成特征X輻射。對于不同的成分來說，其特點X輻射的長度也不相同，而根據(jù)這些特點X輻射的長度便可以了解試樣中包括何種元素，這便是判定分析方法。當試樣中某些成分的濃度愈多，其所形成的特點X輻射的力度也就愈大.田此，根據(jù)某成分的特點X封線力度的多少，也就能夠測算出某成分的濃度，這便是判定分析方法。當電子束照射到試樣上之后，除形成了特點X輻射之外，還形成了二次光電、背散射光電、吸收光電等物理訊號。使用這種物理信息也能夠?qū)崿F(xiàn)對掃描圖象地觀測，一般有二次電子像、背輻射電像、吸收電像等，這也是掃描電子顯微學的重要功能。
（三）電子探針的特點
(1）電子探針是通過測定電子束照射試樣發(fā)出的特征輻射來評價物質(zhì)的，屬于無破壞性研究。使用極其細微的電子束就可實現(xiàn)微米量級的細微區(qū)域分析，也可使用電子束掃描分辨幾百微米的細范圍，甚至還可使用樣品臺掃描分析厘米量級（1-10cm）的細大面積。
(2）光電探頭除檢查特性用X光線開展元素成分的定性、量化研究之外，還可使用與原子序數(shù)相關(guān)的背散射光電獲取成分像，也可使用掃描電子束獲取二次光電的形貌像。此外，通過使用由電子束輻射所形成的陰極發(fā)光，還能夠?qū)饘?span id="uhy8fkp" class="wpcom_tag_link">礦物樣品、半導體器件以及各類高分子化合物材料做出各種分類。
(3）電子探測器是涉及電子光學、精細儀表、高溫真空、光學、分光（光譜色散）、輻射性計測、攝影和電子計算機等工藝技術(shù)的綜合性工具。
(4）電子探針法不僅作為物理化學基礎(chǔ)研究的分析，也廣泛用作電子產(chǎn)品在線的檢測，質(zhì)量管理的分析方法，還有能源、環(huán)保等檢測。尤其是廣泛應用于金固熔體相、相變、晶界、高偏析度物質(zhì)、金屬摻雜物等；以及地質(zhì)的礦產(chǎn)、巖土、礦物和隕石等；瓷器、混凝土、玻璃；化學催化劑和石油化工，高分子材料，油漆等；海洋生物的牙齒、骨組織；半導體材料、集成電路、電器產(chǎn)品等應用領(lǐng)域的非破壞性的化學元素分析與研究。
二、電子探針在隕石分類中的主要應用
1.使用電子探針的二次電子圖像技術(shù)（SEI）觀察隕硫鐵礦的表面形態(tài)特征，對表面平整且有成分差異的隕石樣品可以通過利用低壓二次電子像（加速電壓小于5kV）得到成分的襯度圖。背散射圖像（BSI）主要顯示礦物的元素成分差異可用來觀察隕石球粒的結(jié)構(gòu)、類型、大小，基質(zhì)的成分，次生礦物分布特征及其含量，沖擊熔融脈的形態(tài)和分布特等通過調(diào)節(jié)背散射圖像的亮度和對比度可方便地觀察礦物氧化還原和礦物環(huán)帶分布情況。
2.利用電子探針對隕石進行礦物成分的分析。對于普通球粒隕石，主要分析其橄欖石和輝石成分。通過計算分別得到Fa值和Fs值，對PMD值小于5%的樣品，其Fa值和Fs值的變化很小可以稱之為平衡型隕石，對平衡型球粒隕石中不同種礦物分別打10~20個點即可，而對但平衡型隊石樣品要適當增加打點的個數(shù)，一般要達到50個點以上，以獲得更高的可信度。
3.電子探針中的面掃描可以對元素的分布提供更直觀地觀察和分析，元素面分布圖是研究元素賦存狀態(tài)的有效手段。
4.利用背散射圖像在低倍下將隕石薄片進行拍照，利用圖像處理軟件將圖片拼接，然后將圖片進行適當密度的網(wǎng)格分割，最后可以進行金屬礦物統(tǒng)計和坐標賦值。
5.利用電子探針200um大束斑依次對樣品進行單點測試，從而統(tǒng)計平均值得出隕石總鐵量。由此根據(jù)普通球粒隕石的Fa值、Fs值、PMD值和總Fe、總金屬量、元素分布均一程度和球粒的特征參數(shù)可以確定隕石的化學群和巖石類型。
結(jié)論：綜上所述，光電子探針是對多種無機物質(zhì)和生物物質(zhì)微區(qū)成分解析的重要工具，并普遍被應用冶金、地質(zhì)學、礦山、生態(tài)、醫(yī)學、和考古等方面。如果把數(shù)碼掃描電子顯微鏡與計算機探測器緊密結(jié)合，在顯微鏡下將所觀測到物質(zhì)的顯微組織結(jié)構(gòu)與元素成分緊密聯(lián)系在一起，就可以克服物質(zhì)顯微不均勻性的問題，目前已經(jīng)成為研究材料亞微觀構(gòu)造的有力工具。
參考文獻：
[1]謝蘭芳,陳宏毅,繆秉魁. 電子探針分析測試技術(shù)在隕石研究中的應用[A]. 中國空間科學學會月球科學與比較行星學專業(yè)委員會、中國礦物巖石地球化學學會隕石學與天體化學專業(yè)委員會.第十屆全國月球科學與比較行星學隕石學與天體化學學術(shù)研討會會議論文集[C].中國空間科學學會月球科學與比較行星學專業(yè)委員會、中國礦物巖石地球化學學會隕石學與天體化學專業(yè)委員會:中國空間科學學會。
