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、結構研究的能力。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構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、根等領域。設備應用之廣，可以看出目前已涉及各種固體材料的科研實驗領域，特別是材料的研究領域。這些設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="vb77lcg" 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的綜合性工具。
(4）電子探針法不僅作為物理化學基礎研究的分析，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（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構、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合，在顯微鏡下將所觀測到物質(zhì)的顯微組織結構與元素成分緊密聯(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。
