电子探针和显微分析

电子束显微分析通过检测矿物发射的特征X射线，在微米尺度上原位测量矿物的化学成分。

Definition

一套电子束技术，主要包括电子探针和扫描电子显微镜，用于在微米尺度上确定矿物的化学成分并对其微观结构进行成像。

Scope

本主题涵盖电子探针（EPMA）和扫描电子显微镜（SEM）、电子轰击下特征X射线的产生、波长色散和能量色散光谱法、带基体校正的定量分析，以及背散射和二次电子成像。它是获取定量矿物化学成分的主要方法。

Core questions

• 电子束如何在矿物中产生特征X射线？
• 波长色散和能量色散光谱仪有何不同？
• 基体校正如何用于获取定量浓度？
• 背散射电子图像揭示了成分的哪些信息？

Key theories

特征X射线的产生和定量

电子束轰击内层电子，产生的特征X射线可识别元素，并在校正原子序数、吸收和荧光效应后，得出矿物组分的定量浓度。

成分成像

背散射电子强度随平均原子序数增加，因此图像可以绘制晶粒内的成分变化和分带，指导定量点分析。

Clinical relevance

定量显微分析是地质热压计、成分分带和扩散研究、微小相矿物鉴定以及矿石特征描述的基础，使其成为地球科学中最广泛使用的分析工具之一。

History

Raymond Castaing在20世纪50年代初建造并描述了第一台电子探针，确立了原位定量化学分析；随后的几十年带来了能量色散探测器、自动化校正程序以及结合SEM成像，使显微分析在地质学中成为常规方法。

Key figures

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

Seminal works

• reed2005
• goldstein2018

Frequently asked questions

SEM和电子探针有什么区别？

两者都使用电子束，但SEM针对高分辨率成像进行了优化，而电子探针则针对精确的定量化学分析进行了优化，通常使用波长色散光谱仪。

电子探针分析会破坏样品吗？

在抛光薄片尺度上，它基本上是非破坏性的；聚焦的电子束可能会对束敏感矿物造成轻微的局部损伤，但样品仍保持完整，可供进一步研究。