電子探針分析技術(shù)在地學(xué)中的應(yīng)用進展

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1、長安大學(xué)電子探針分析技術(shù)在地學(xué)中的應(yīng)用進展摘要電子探針分析技術(shù)（EPMA）是一種應(yīng)用較早、且至今仍具有獨特魅力的多元素分析技術(shù)。二戰(zhàn)以后，世界經(jīng)濟和社會的迅猛發(fā)展極大地促進了科學(xué)技術(shù)的進步，電子探針分析技術(shù)（EPMA）也進入了一個快速發(fā)展時期。在地學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中,取得了令人矚目的成就。文章就該技術(shù)的發(fā)展歷史、發(fā)展趨勢及在地學(xué)中的應(yīng)用進展等方面做出了具體闡述。關(guān)鍵詞：電子探針；地學(xué)；應(yīng)用進展1引言電子探針是電子探針X射線顯微分析儀的簡稱，英文縮寫為EPMA(ElectronProbeX-rayMic

2、ro-Analyser)，它用一束聚焦得很細(xì)（50nm～１μｍ）的加速到5kV-30kV的電子束，轟擊用光學(xué)顯微鏡選定的待分析試樣上某個“點”（一般直徑為1-50um），利用試樣受到轟擊時發(fā)射的X射線的波長及強度，來確定分析區(qū)域中的化學(xué)組成。隨著電子光學(xué)技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的EPMA同時具有掃描電鏡SEM的形貌觀察、結(jié)構(gòu)分析等功能。不但像儀器發(fā)明之初那樣，以金屬和礦物樣品中不同相或不同組成的成分分析為主要目的，而且也應(yīng)用在冶金、電子電器件、陶瓷、塑料、纖維、木材、牙齒、骨骼、葉、根等等方面

3、。其應(yīng)用領(lǐng)域之廣泛，可說目前已經(jīng)涉及到所有固體物質(zhì)的研究工作中，尤其在材料研究工作方面。這種儀器不僅是研究工作中的重要工具，而且也是質(zhì)量檢查的手段之一。本文僅對EPMA在地學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用進展加以闡述。2電子探針的發(fā)展歷史簡介電子探針分析的基本原理早在1913年就被Moseley發(fā)現(xiàn)，但直到1949年，法國的Castaing在guinier教授的指導(dǎo)下，才用透射電鏡（TEM）改裝成一臺電子探針樣機。1951年6月，Castaing在他的博士論文中，不僅介紹了他所設(shè)計的電子探針細(xì)節(jié)，而且還提出了定量分

4、析的基本原理?，F(xiàn)在電子探針的定量修正方法盡管作了許多修正，但是，他的一些基本原理仍然適用。1955年Castaing在法國物理學(xué)會的一次會議上，展出了電子探針的原形機,1956年由法國CAMECA公司制成商品，1958年才把第一臺電子探針裝進了國際鎳公司的研究室中，當(dāng)時的電子探針是靜止型的,電子束沒有掃描功能。6長安大學(xué)1956年英國的Duncumb發(fā)明了電子束掃描方法，并在1959年安裝到電子探針儀上，使電子探針的電子束不僅能固定在一點進行定性和定量分析，而且可以在一個小區(qū)域內(nèi)掃描，能給出該區(qū)域

5、的元素分布和形貌特征，從而擴大了電子探針的應(yīng)用范圍。掃描型電子探針商品是1960年問世。70年代開始，電子探針和掃描電鏡的功能組合為一體，同時應(yīng)用電子計算機控制分析過程和進行數(shù)據(jù)處理，例如當(dāng)時日本電子公司(JEOL)的JCXA—733電子探針，法國CAMECA公司的CAMEBAX—MICRO電子探針，以及日本島津公司的EPM—810Q型電子探針儀，均屬于這種組合儀。計算機控制的電子探針－掃描電鏡組合儀的出現(xiàn)，使電子探針顯微分析進入了一個新的階段。八十年代后期，電子探針又具有彩色圖像處理和圖像分析功

6、能，計算機容量擴大，使分析速度和數(shù)據(jù)處理時間縮短，提高了儀器利用率，增加了新的功能。日本電子公司的JXA-8600系列和島津公司的EPMA-8705系列就是這種新一代儀器的代表。九十年代初，電子探針一般與能譜儀組合，電子探針、掃描電鏡可以與任何一家廠商的能譜儀組合，有的公司已有標(biāo)準(zhǔn)接口。日本電子公司的JXA-8621電子探針為波譜(WDS)和能譜(EDS)組合儀，用一臺計算機同時控制WDS和EDS，使用方便。九十年代中期，電子探針的結(jié)構(gòu)，特別是波譜和樣品臺的移動有新的改進，編碼定位，通過鼠標(biāo)可以準(zhǔn)

7、確定波譜和樣品臺位置，例如日本電子公司的JXA－8800系列，日本島津公司的EPMA－1600等，均屬于這類儀器。新型號的EPMA和SEM的控制面板，已經(jīng)沒有眼花繚亂的各種調(diào)節(jié)旋鈕，完全由屏幕顯示，用鼠標(biāo)進行調(diào)節(jié)和控制。3我國電子探針發(fā)展趨勢我國從六十年代初開始陸續(xù)引進了一定數(shù)量的電子探針和掃描電鏡，與此同時也開始了電子探針和掃描電鏡的研制工作，并生產(chǎn)了幾臺電子探針儀器，但由于種種原因，儀器的穩(wěn)定性和可靠性及許多其它技術(shù)指標(biāo)，與國外同類儀器相比還有一定的差距，很快就停止生產(chǎn)，電子探針到現(xiàn)在為止還靠

8、進口?，F(xiàn)在世界上生產(chǎn)電子探針的廠家主要有三家，即日本電子公司、日本島津公司和法國的CAMECA公司。6長安大學(xué)今后電子探針將向更自動化、操作更方便、更容易、更微區(qū)、更微量、功能更多的方向發(fā)展。彩色圖像處理和圖像分析功能會進一步完善，定量分析結(jié)果的準(zhǔn)確度也會得到提高，特別是對超輕元素(Z<10)的定量分析方法將會逐步完善。近年來已經(jīng)有人對X射線產(chǎn)生的深度分布函數(shù)Φ(ρZ)進行了深入研究，并作了一些修正，在Φ(ρZ)表達式中引進了新的參數(shù)，使Φ(ρZ)函數(shù)更接近于實際的深度分布，這種稱