红外发光显微镜

阴极发光仪可用于石英、方解石、白云石以及钻石等固体样品结构和组成的确定，同时，不会对样品造成任何破坏。阴极发光仪具有换样快速方便，设计简单紧凑，以及易于和岩相学专用显微镜联机的优点。此外，样品室对样品大小的要求范围宽，而且对于适合低温产生阴极光的样品控温能力强。从80年代开始，阴极发光技术不仅应用在传统的地球科学和行星学领域，而且开创了玻璃、陶瓷、半导体和合成材料等行业的研究和应用；此外，阴极发光技术在法医学、考古学、材料科学领域等新的方向具有发展前途，阴极发光仪与EDS检测器的联机可获得相关样品的X射线光谱特征描述和元素分析。阴极发光仪在岩石学领域的应用价值已经得到普遍认可，如组份的分区，二次结晶、脱液、共生、断裂填合、辐射环、化石和有机残留物中的骨骼结构、胶结过程的描述、自生长石和自生石英的鉴定、砂岩和页岩的胶结、矿物在分离过程中的辨认等。目前，CAMBRIDGE IMAGE TECHNOLOGY LTD（CITL）的100多台产品已经广泛的分布在30多个国家的大学实验室里，在Elf、Gulf、Shell等15个著名石油天然气公司以及英国、美国、法国、西班牙、荷兰、阿根廷等国家的研究机构和国家历史博物馆也得到应用。阴极发光仪也应用于宝石特性的识别（天然石或人造石），人造宝石完美程度鉴定。南非、泰国、荷兰及英国的珠宝鉴定机构及珠宝商使用了该类产品。CL8200 MK5型阴极发光仪是MK4型的升级产品，主要在电子微控制和仪表数字显示方面进行了改进。显示面板新增了控制信息，并且可以根据房间的照明条件进行自动亮度补偿。产品开发还考虑到更换样品时切断束流电压并保证真空泵同时运行，节省了换样时间。另外，还设计了与计算机连接的扩展卡，便于将来仪器的软件升级。在绝大多数应用领域，阴极发光仪只需要少量样品，无需对样品进行涂层等前处理，而且测定过程不会对样品造成任何破坏。阴极发光仪可以根据工作目的安装在各种显微镜上，如偏光显微镜、实体显微镜、金相显微镜等。[em17]

阴极发光显微镜分析技术阴极发光显微镜技术是在普通显微镜技术基础上发展起来用于研究岩石矿物组分特征的一种快速简便的分析手段。该方法在快速准确判别石英碎屑的成因和方解石胶结物的生长组构、鉴定自生长石和自生石英以及描述胶结过程等方面得到了广泛的应用。通过对砂岩的阴极射线致发光的观察和研究，可以深人了解砂岩的原始孔隙度和渗透率，并且获得一系列有关蚀源区地质体的组成、产状、成因的信息。1) 原理 : 电子束轰击到样品上，激发样品中发光物质产生荧光，又称阴极发光。实验证明，阴极射线致发光现象多是由于矿物中含杂质元素或微量元素(激活剂)，或者是矿物晶格内有结构缺陷引起的，这是矿物阴极射线致发光的两种主要解释。矿物内的激活剂包括金属元素(Eu2十、Srn +、时十、IV +、 Ea3十)以及过渡金属元素(mw十、Fe3+, c a 干、V3十、Tia+)，与激活剂相对应能抑制矿物发光的物质叫碎灭剂，如Co干,Nl-2+,F e2+、Tie十等。2) 应用 :自然界中已发现具有阴极射线致发光的矿物有200多种，其中常见矿物有锡石、错石、萤石、白钨矿、方解石、尖晶石、独居石、磷灰石、长石、石英、辉石、橄榄石、云母、独居石等。目前，阴极发光显微镜技术已成为沉积学及石油地质学研究的一种常规手段，特别是对石英和方解石的发光特征已经进行了很多的研究，形成了一套系统的理论，在沉积成岩型矿床和石英脉型金矿床研究中得到了广泛地应用。石英 中 的 激发是由微量元素、结构中的缺陷，以及两者之间的相互作用造成的。例如，蓝色发光被归因为A13+替代Sia十 以及Tia+的含量有关。石英的阴极致发光颜色与岩石的形成环境密切相关，如表1所示。发蓝紫色光的石英，包括红紫、蓝紫和蓝色的石英与火山岩、深成岩以及快速冷却的接触变质岩的环境有关联。棕色发光，包括红棕、深棕和浅棕色的石英和冷却缓慢的低级和高级变质岩相联系的。碎屑 岩 中 的石英由陆源颗粒石英和胶结物石英(即自生的晶体和次生加大边)组成，通过阴极发光的观察是极易鉴定的，因为两者的阴极发光特性常有较大的差异。因此，碎屑岩的胶结作用和孔隙率演化的研究通常大量地依靠阴极发光，而且砂岩中孔隙度降低的数量可以用阴极发光来定量。普通的光学显微镜和扫描电镜技术对辩别不同形态的颗粒边界及某些情况下辩别颗粒和胶结物都无能为力，只有阴极发光能揭示出胶合的石英颗粒的碎屑形状，可观察到次生加大胶结、多期胶结、破裂愈合胶结、压溶嵌合式胶结等现象，对石英的次生加大级别的强弱、石英的溶蚀程度的强弱也极易作出判断。碳酸 盐 类 矿物方解石和白云石特别适合于用阴极发光来研究，因为这一类矿物都能发光。由于碳酸盐矿物是砂岩中最常见的孔隙充填胶结物，它们一般会含有多个阶段的矿物生长世代，而且容易发生重结晶作用和蚀变作用。阴极发光能比其他技术更快地、而且通常更成功地鉴定出成岩成矿作用事件的序列，具有不同的阴极发光颜色环带的方解石胶结物可以被用来指示成岩孔隙水物理化学条件随时间的变化，能使我们推断出成岩过程中矿物的替代。此外，阴极发光能够“看穿”重结晶作用前的原岩结构，它是测定碳酸盐的蚀变历史和成矿序列的惟一切实可行的方法。

高能量的电子束激发宝石使之发光称为阴极发光，阴极发光仪作为宝石的一种无损检测方法，近年来在宝石的测试与研究中得到了较广泛的应用。 1、基本原理固体能带理论认为，宝石矿物内存在价带、禁带和导带。在高能量的电子束激发下价带电子被激发到导带，形成不稳定的激发态。处在激发态的电子通过各种形式释放能量回到基态。如果以可见光的形式释放能量，就形成阴极发光。宝石矿物可以因为含有微量的杂质成分、结构缺陷，而有不同的阴极发光颜色、图式和光谱。 2、仪器的结构 宝石阴极发光仪（图8-3-11）主要由真空系统、电子枪、控制系统和样品仓等部分组成，为了观察需要，还需配备体视显微镜(宝石显微镜)和照相系统等辅助设备(图8-3-10)。 ① 真空系统：由旋转机械泵、扩散泵、离子泵、真空阀门和真空检测器组成，功能是为电子系统提供真空条件，以增强束电压和束电流的强度，同时也可防止样品室污染。 ② 电子枪：多为冷阴极式电子枪，发射直径为2～20mm大小的电子束，然后在l～25kV加速电压作用下可形成100～5000uA的束电流。 ③ 控制系统:由真空检测、高压调节、电流强度调节、束斑聚焦调节等部分组成。用来控制束电压、电流强度和束斑焦点的大小，其功能是维持整个系统的正常工作状态。 ④ 样品仓:用于放置样品并可以前后左右调节样品位置。 ⑤ 显微镜和照相系统:用于观察现象和照相。 3、宝石学应用 （1）区分天然与合成钻石 阴极发光技术最成功的应用就是能迅速有效地区分天然和合成钻石。天然钻石多发出相对均匀的中强蓝色一灰蓝色光，并显示生长环带结构(图8-3-11)；由于合成钻石晶体多发黄绿色光, 并显示几何对称的生长分区结构。 ② 天然和处理蓝色托帕石的鉴定阴极发光技术另外一项不可替代的作用是鉴别天然和处理蓝色托帕石。天然蓝色托帕石的阴极发光明显比无色的托帕石强，无色的托帕石又比处理的蓝色托帕石强。用无色的托帕石为参考，可以方便地区分出天然和处理的蓝色托帕石。