Электронный микрозонд и микроанализ

Электронно-лучевой микроанализ измеряет химический состав минералов in situ в микронном масштабе путем детектирования испускаемых ими характеристических рентгеновских лучей.

Definition

Совокупность методов электронно-лучевого анализа, главным образом электронного микрозонда и сканирующего электронного микроскопа, используемых для определения химического состава и визуализации микротекстуры минералов в микронном масштабе.

Scope

Эта тема охватывает электронный микрозонд (EPMA) и сканирующий электронный микроскоп (SEM), генерацию характеристических рентгеновских лучей при электронной бомбардировке, волнодисперсионную и энергодисперсионную спектрометрию, количественный анализ с матричными поправками и визуализацию с помощью обратнорассеянных и вторичных электронов. Это основной метод получения количественного минерального химического состава.

Core questions

• Как электронный луч генерирует характеристические рентгеновские лучи в минерале?
• В чем разница между волнодисперсионными и энергодисперсионными спектрометрами?
• Как используются матричные поправки для получения количественных концентраций?
• Что показывают изображения в обратнорассеянных электронах о составе?

Key theories

Генерация и количественное определение характеристических рентгеновских лучей

Электронный луч выбивает электроны внутренних оболочек, а образующиеся характеристические рентгеновские лучи идентифицируют элементы и, после коррекции на атомный номер, поглощение и флуоресцентные эффекты, дают количественные концентрации минеральных составляющих.

Визуализация состава

Интенсивность обратнорассеянных электронов увеличивается с ростом среднего атомного номера, поэтому изображения отображают вариации состава и зональность внутри зерен, направляя количественные точечные анализы.

Clinical relevance

Количественный микроанализ лежит в основе геотермобарометрии, изучения композиционной зональности и диффузии, идентификации минералов мельчайших фаз и характеристики руд, что делает его одним из наиболее широко используемых аналитических инструментов в науках о Земле.

History

Раймонд Кастен построил и описал первый электронный микрозонд в начале 1950-х годов, заложив основы количественного химического анализа in-situ; последующие десятилетия принесли энергодисперсионные детекторы, автоматизированные процедуры коррекции и комбинированную SEM-визуализацию, что сделало микроанализ рутинным в геологии.

Key figures

• Raymond Castaing
• Joseph I. Goldstein
• S. J. B. Reed

Seminal works

• reed2005
• goldstein2018

Frequently asked questions

В чем разница между SEM и электронным микрозондом?

Оба используют электронный луч, но SEM оптимизирован для получения изображений высокого разрешения, в то время как электронный микрозонд оптимизирован для точного количественного химического анализа, как правило, с использованием волнодисперсионных спектрометров.

Разрушает ли электронно-зондовый микроанализ образец?

Он по существу неразрушающий в масштабе полированного тонкого среза; сфокусированный луч может вызвать незначительные локальные повреждения в чувствительных к лучу минералах, но оставляет образец нетронутым для дальнейшего изучения.