电子探针应用范围 “仪器平台巡礼”④｜电子探针与扫描电镜实验室|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

“仪器平台巡礼”④｜电子探针与扫描电镜实验室

导读：

中国科学院地质与地球物理研究所公共技术中心是我国地球与行星科学领域具有国际先进水平的综合性技术支撑服务平台，旨在通过技术方法研发和技术服务为科技创新提供关键技术支撑。为进一步加深所内外科研人员对我所公共技术中心的了解，深入推进技术交流与合作，提高支撑服务水平，促进大型科研仪器开放共享，科技平台处策划了“仪器平台巡礼”栏目，逐一系统介绍公共技术中心的仪器平台。本期介绍电子探针与扫描电镜实验室。

实验室简介

电子探针与扫描电镜实验室 （Electron Probe and Scanning Electron Microscopy Laboratory）隶属中国科学院地质与地球物理研究所公共技术中心，是我所最早一批建立的实验室之一，经历了四代电子探针和三代扫描电镜的仪器更替。

实验室主要分析对象

及应用领域

电子探针与扫描电镜实验室主要针对固体地质样品的微区形貌和结构观察（亚微米级）、高精度微区（微米级）原位无损成分分析以及元素线、面扫描分析。面向国内外地球科学领域的科研人员和研究生开放，主要服务于固体地球科学、行星科学和环境科学等研究领域。

代表性成果

1. 尖晶石微量和铁价态分析支撑战略性金属矿床成因研究

尖晶石普遍发育于镁铁-超镁铁岩，是铬-铜-镍-钴等战略性金属矿床中的重要矿物，其微量元素和铁价态可用于限定矿床岩浆演化过程。本实验室基于电子探针，研发了同时测定尖晶石微量元素和Fe3+/ΣFe高精度分析方法，微量元素检测限为16-55 ppm (3σ)，分析精度优于10%，Fe3+/ΣFe分析精度为±0.04（2σ）。该方法已成功应用于铜镍钴等矿床成因研究。

2. 月球玻璃珠微量元素电子探针高精度分析技术

月球玻璃珠是月壤的重要组成部分，含有Na、K、P、S、Cr和Ni等微量元素，它们是确定月球玻璃珠类型、约束月球岩浆演化和挥发分演变过程的重要基础。本实验室成功建立了月球玻璃珠微量元素的电子探针高精度分析方法，检测限降至17-96 ppm (3σ)，分析精度优于10%。该方法可应用于嫦娥五号等返回月壤中的玻璃成分分析。

3. 单颗粒月壤全岩成分快速自动分析

嫦娥五号月壤具有细小、珍贵、颗粒多、成分复杂等特点，平均粒径不足50微米。获取如此细小颗粒的全岩成分，是对微束分析技术的一大挑战。我们采用大数据分析方法结合扫描电镜能谱定量面扫描分析技术，实现全岩成分的自动计算。该方法将常规面积法相对误差缩小2-3倍，且单个月壤颗粒仅需2个小时，分析效率显著提高。

4. 多相复杂包裹体的三维显微拉曼光谱定量分析技术

俯冲带超高压岩石中常见复杂的流体包裹体，蕴含俯冲带深部流体的物质信息。本实验室使用显微拉曼光谱仪，对超高压多相流体包裹体进行了三维成像建模技术研发。重建了被捕获流体的成分，解析了包裹体的内部三维结构，首次实现俯冲带深部超临界流体组成的定量分析。

实验室主要仪器

电子探针

（JEOL JXA-8100）

该仪器由日本JEOL公司制造，配备钨灯丝电子枪、4道波谱仪、8块分光晶体和INCA能谱仪。仪器束流范围为10-5 ~ 10-12A，图像可实现40倍至30000倍的观察，空间分辨率可达数十纳米级别。该仪器可进行高精度的点、线、面扫描分析。

电子探针

（CAMECA SXFiveFE）

该仪器由法国CAMECA公司生产，配置场发射源、4道波谱仪、8块分光晶体。加速电压为5~30kV，空间分辨率可达6nm，可分析F~U间的元素。在10kV加速电压的条件下，可获得100nm直径的电子束，从而确保高质量、高精度的微量元素和稀土元素分析。

扫描电镜-拉曼联机系统

Gemini 450场发射电镜为德国Zeiss公司生产，Alpha 300R激光拉曼光谱仪为德国WITec公司生产。该系统配备了两种二次电子探头和背散射电子探头。电子束分辨率可达1.0nm，放大倍率范围12~2000000倍。加速电压20V~30kV，电子束流3pA~0nA。共聚焦拉曼光谱仪可进行固体样品超高分辨率的点/线/面/三维拉曼光谱分析。

激光拉曼光谱仪

（WITec alpha 300R）

该仪器由德国WITec公司生产，配置ZEISS 多个倍数物镜，搭配488nm和532nm激光器以及300、600和1800g/mm三种光栅。该仪器具有易操作、自动化程度高、高空间分辨率特点，可进行气、液、固态物质官能团定性分析；物质特定成分的定量分析；高温高压条件光谱测试；显微单点分析、二维显微成像、三维显微成像。