摘 要：本文主要分析利用標準曲線法測定黃鐵礦在電子探針分析時最優(yōu)標樣的選擇。試驗表明，在進行電子探針測試時，標樣的選擇對試驗數據起著決定性作用。通過電子探針分析，也可尋找特殊礦物的可替代標樣，建立一套分類標樣數據庫和標樣反測數據庫，為提高電子探針測試效率，深入研究開發(fā)電子探針測試技術提供重要的研究方向。

關鍵詞：黃鐵礦;最優(yōu)標樣;電子探針;標準曲線法

中圖分類號：P575.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）25-0093-03

電子探針因具有高空間分辨率（約1μm）、簡便快速、精度高、分析元素范圍廣（4Be～92U）、不破壞樣品等特點，被廣泛應用于地質、寶石鑒定、材料成分、鑄鋼等眾多領域[1-5]。隨著精細化試驗研究的開展，如何提高測試準確度和效率，如何把控細節(jié)，規(guī)范化日常流程，將為微束測試精細基礎化研究提供重要研究思路。

1 儀器工作原理、結構及校準

1.1 電子探針工作原理及結構

電子探針是利用檢測電子束照射物質表面時產生的特征X射線，借助相應的探測系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)收集與處理被激發(fā)微區(qū)產生的各種信息（見圖1），如特征X射線、二次電子、背散射電子、吸收電子、透射電子及陰極熒光等，可在物質表面進行從微區(qū)到大面積的圖像觀察（非破壞性的）和元素分析（定性和定量分析）。其主要結構包括電子束照射系統(tǒng)（電子光學系統(tǒng)）、樣品臺、X射線分光（色散）器、真空系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)（儀器控制與數據處理）（見圖2）[6]。

1.2 儀器校準及規(guī)范

桂林理工大學電子探針型號為JXA-8230，該儀器的校準正確與否直接影響測試的準確度。校準過程包括儀器硬件校正、軟件測試參數設置。此外，試樣要求及制備、測試精度規(guī)范應按相應規(guī)范執(zhí)行。

1.2.2 試樣要求及制備方法。試樣要求及制備方法如下。

①試樣要求。固體樣品、表面拋光、厚度均勻，在高壓電子束照射下穩(wěn)定、無磁性、無放射性且導電;若試樣本身不導電，應噴涂導電膜，其厚度應與標樣噴涂的導電厚度相同（15nm）。試樣的尺寸可根據不同樣品臺的尺寸選放光片、光薄片、探針片及圓形靶等樣品，方形樣品臺面（長×寬×厚=47mm×27mm×2mm）可放光薄片、探針片;圓形樣品臺包括：單孔樣品臺（內徑75mm）可放光片;四孔樣品臺（內徑35mm）;九孔樣品臺（內徑25mm）可放圓形靶。

②制備方法。粉末試樣，用環(huán)氧樹脂等鑲嵌材料混合后，進行粗磨、細磨及拋光方法制備;塊狀試樣，用環(huán)氧樹脂等鑲嵌后，進行研磨和拋光。較大的塊狀試樣也可以直接研制和拋光。

1.2.3 測試精度規(guī)范。測試結果嚴格按照中華人民共和國國家標準文件規(guī)范執(zhí)行，表2列出了常見礦物測試精度規(guī)范。

2 試驗條件的選擇

2.1 激發(fā)電壓的選擇

用電子探針對黃鐵礦進行定量分析，通常選用15kV的加速電壓。

2.2 電子柬流的選擇

在對黃鐵礦進行定量分析時，需用20nA的電子柬流便可得到滿意的分析結果，這是因為黃鐵礦中鐵含量高。

2.3 束斑大小的選擇

此次測試所用到的電子探針為JXA-8230，束斑的大小與樣品單位面積上所照射的電子密度呈負相關，因此，束斑的選擇又不能太大。在對黃鐵礦進行定量分析時，5μm的束斑即可滿足測試的需求。

3 標準曲線的建立

3.1 待測樣品、標樣的選取

選用天然的黃鐵礦作為該試驗的基礎樣品，將其制作成薄片用作待測樣品。通常，標樣選擇的合理直接決定試驗數據的有效性。本研究所采用的標樣均為中國地質科學院頒發(fā)的礦物標樣，具有較好的均一性和代表性，分別為黃鐵礦FeS2、磁鐵礦Fe3O4、赤鐵礦Fe2O3、單質鐵Fe、鎂橄欖石（Mg，Fe）2SiO4。

3.2 待測樣品的測試及標準曲線的繪制

基礎樣品黃鐵礦經過常規(guī)操作，最后通過壓片機制成光薄片，鍍碳后，即可在JXA-8230電子探針上測試。本次研究選取了常見并具有代表性的5種標樣，在相同測試條件下（15kV-20nA-5μm），通過改變測試黃鐵礦所需標樣的方式，分別測試其成分含量，每組標樣測試5組有效數據后取平均值，通過平均值與中國地質科學院頒發(fā)的黃鐵礦中各個元素理論值相比，即可得到相對應標樣的最優(yōu)百分比，建立測試黃鐵礦最優(yōu)標樣判定曲線圖（見圖3）。圖表顯示，用于測試黃鐵礦的5種標樣測試的結果均在誤差范圍內，一般而言，5種標樣均可作為測試標樣測試黃鐵礦，但相較而言，5種標樣的測試結果也有優(yōu)劣之分，標準曲線圖直觀地顯示出赤鐵礦所勾畫出的曲線相較最遠（100%），黃鐵礦與理論值最為吻合，故而初步判定在此5種標樣中，測試待測礦物黃鐵礦時所選用的最優(yōu)標樣應為黃鐵礦，單質鐵、磁鐵礦、鎂橄欖石、赤鐵礦相繼次之。

3.3 可替代的最優(yōu)標樣選擇

在日常測試中，尚不能擁有所有自然標樣礦物，因此需要尋找合適的可替代標樣。從黃鐵礦電子探針測定中，經綜合分析，可選擇單質鐵、磁鐵礦等作為替代標樣，而赤鐵礦和鎂橄欖石測定結果相對較差。

3.4 標樣數據庫和標樣反測數據庫的建立

數據庫的建立是一個相對較長且循序漸進的過程，應包括建立不同（10、15kV和20kV）條件下標樣數據庫和對應反測標樣數據庫。電子探針能否準確定量分析，標樣數據庫的準確性直接影響測試的準確性。為此，在做完某一種礦物的標樣之后，通常需要進行反測（以標準為待測樣品），即定量分析，通過比較反測數據與理論數據的差異，確定標樣是否可以應用到后續(xù)的測試試驗中，反測數據結果是一種判定標準有效與否的重要依據。完整的標樣數據庫是該試驗設備測試能力的直接反映。

4 總結

①微區(qū)原位高精度電子探針室的規(guī)范化管理及應用，規(guī)范了實驗室管理，促進人員分配，同時建立一套有效分類標樣數據庫，可提高高校大型儀器利用率，間接增加了測試單位效益，是一項長期的循序漸進的工作。

②實例論證研究表明：標樣選擇的原則為同種標樣優(yōu)先，要靈活考慮尋找可替代的最優(yōu)標樣，有助于理清電子探針測試技術基本原理，有效促進對電子探針儀器應用開發(fā)的研究。

③建立標準分類數據庫和反測數據庫，有助于快速更新標樣庫，提供方便快捷的測試方法。

參考文獻：

[1]K.G.Gartzman，A.N.Efimov，任學謙.無標準定量電子探針微分析[J].地質地球化學，1982（10）：54-56.

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