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1、现代测试分析技术在矿物材料中的应用研究摘 要通过对矿物材料的成分、结构和理化性能的测定,介绍了EPMA、AAS、XPS、SEM、TEM、XRD等多种现代测试分析仪器及其技术特点和应用范围。文章指出,新的现代测试技术的出现和技术进步推动着矿物材料科学研究向更深、更广的领域迈进,以后应进一步扩大现代测试分析技术在各个领域的应用,提高其综合使用价值。关键词矿物材料;现代测试技术;应用APPLICATIONOFMODERNTESTINGTECHNIQUESINMINERALMATERIALSABSTRACT:Thearticleintroducesanumberofmo
2、derntestinginstruments,suchasEPMA、AAS、XPS、SEM、TEM、XRDetc,anditstechniquescharacteristicandapplicationscope.Themineralmaterials'elements、structureandphysicochemicalpropertyaretestedbytheinstruments.Itpointsoutthatnewmoderntestinginstrumentsandtechniquesgivefreshimpetustothemineralmate
3、rials'researchanditshouldbroadentheapplicationscopeofmoderntestingtechniquesandenhanceitsusevalue.KEYWORDS:mineralmaterials,moderntestingtechniques,application1 引 言新材料、新技术的迅速发展引领着相关测试技术的进步。尤其是近几十年以来,新的测试方法的出现使人们在深入了解和研究矿物材料的各种物化性质时更为方便可靠。新的测试分析技术越来越多地应用到矿物材料的研究中,同时也推动着材料科学研究的快速发展。在矿物
4、材料研究中,正确选择和使用测试方法是从事自然科学研究的工作者所必需具备的重要素质。选择正确的测试分析技术可以准确地测定矿物材料的种属和物质成分、结构、形态以及各种化学性质,是进行矿物材料理论和实际应用研究的重要环节。72 现代测试技术分析方法介绍现代测试分析技术主要包括X射线衍射分析、电子显微分析、热分析、光谱分析、表面分析技术等。电子显微分析包含透射电子显微分析、扫描电子显微分析、电子探针显微分析、分析电镜显微分析、离子探针显微分析等;热分析包含差热分析、热重分析、热膨胀分析、差示扫描量热分析等;光谱分析包含红外光谱、穆斯堡尔谱、电子顺磁共振谱、核磁共振谱、激
5、光拉曼光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱等;表面分析技术包含X射线光电子能谱和扫描探针显微镜等。3 现代测试分析方法在矿物材料研究中的应用3.1 对物质化学成分的测定定性和定量测定物质的化学成分是对矿物进行分析最基本的测试内容,也是对矿物进行结构、构造、形态等矿相研究的基础。经典显微镜和化学分析是人们研究矿物材料成分常用的传统方法〔1〕,其结果准确、可靠。但是传统的分析测试方法也有明显的缺点,如化学分析所需的矿样用量相对较多,对于测定痕量目的元素准确度不高,而且一般必须对所测矿物进行粉碎研磨,这对于一些需无损分析的矿物试样(如宝玉石矿物)来说就显得无能为力。另外
6、在测定元素在矿物材料内分布的富集与贫化以及有关扩散现象的研究中也有些不方便,而用现代测试分析技术就非常容易。对矿物材料进行成分分析最常用的现代测试仪器有电子探针(EPMA)、原子吸收分光光度计(AAS)、俄歇电子能谱仪(AES)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外光电子能谱仪(VPS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、电子能谱仪(ES-CA)、同位素质谱仪(ATMS)、气相色谱仪(GC)和液相色谱仪(LC)等。下面简单介绍几种常用的对矿物成分进行分析的现代测试分析技术。3.1.1 电子探针测试分析(EPMA)电子探针的全称是电子探针X射线显微分析仪,它利用聚焦极细的
7、电子束轰击固体试样的表面,根据微区内发射的X射线的波长及强度对试样进行定性和定量分析〔2〕。一般的化学分析方法(如化学分析、仪器分析等)仅仅能得到所分析试样的平均成分,不能准确地测定矿物试样某一区域的元素成分。电子探针微束分析是一种成分分析和显微分析相结合测试技术,不仅可以用来测定试样的成分,还可以准确快速地对试样某一区域内的成分进行分析测定〔3〕。并且所需试样可7以很少(一般1～5μm3),对块状和粉末状试样均可进行测试。其特点是分析微区小、灵敏度高、属于无损分析,可分析元素范围大,特别适合于矿物材料组织结构和元素分布状态的精确分析。例如,用电子探针可以对矿石
8、中所含的矿物种属进行较为
