石油地質方案

陰極發光系統在石油地質行業中的應用

(一)陰極發光系統應用介紹

在掃描電鏡、電子探針分析領域里,利用陰極發光技術研究晶態材料和礦物中的晶體缺陷、雜質元素的存在形式,礦物成因和礦物中微量元素的地球化學作用以及礦物在不同地質環境下的某些標型特征等問題,是一種很有潛力的礦物學研究方法,已經在材料科學、礦物學、巖石學、地球化學以及礦床學等學科中取得了很大的成就。
迄今為至,陰極發光技術應用得最成功的領域要算是地質學,而地質學中最成功的一個應用范圍便是礦物學。由于現代技術方法和物理、化學理論的發展古老的礦物學與固體物理、量子化學相結合形成了礦物物理學,反過來又直接影響著地質學。礦物是在大自然這個規模宏大的實驗室中形成的 天 然 化合物。長期而又復雜的地質過程控制了礦物的形成變化,在礦物中留下了各種各樣的痕跡。天 然 礦物結構類型眾多,且具有不同的雜質和缺陷,造成了各種特異性能。陰極發光是獲得這些信息的有效方法之一。比較這種礦物本身攜帶的信息,有可能揭示溫度、壓力、組份、元素的氧化還原性能,時空因素、應力因素等物理化學條件上的差異,從而引起對復雜的地質作用認識上的深化,進一步促進成因礦物學、地球化學、礦床學甚至構造學的發展。從固體物理、量子化學和晶體結構入手來解釋這些晶體缺陷和雜質元素的陰極發光信息,闡明微觀現象和宏觀現象的內在聯系是今后礦物物理發展的一個重要方向。

實驗證明,陰極發光現象多是由于礦物中含Mn、Ti、W、Ca、Mg、Cr、Eu、Ce、U、Th等過渡族或稀土元素( 尤其Mn、Ti、w) 引起的,或者由于礦物晶體在生長過程中因種種原因造成晶體的多晶、雙晶、鑲嵌、滑移、生長條紋、應力、位錯、雜質分布不均等缺陷引起的,這是礦物陰極發光的兩種主要解釋。雜質元素的混入決定于礦物形成時系統的封閉程度,這些元素在地質作用下通過離子遷移進入晶格,引起晶體物質的晶格畸變,改變原有的能帶構造,全導帶中的一部分電子與離子化的ji活劑中心結合,產生貼身或發射,即發光.當這些元素作用為雜質而不是主要成分時,它們可以在不連續的礦物中出現,而且在礦物中常是不均勻分布的,它們是晚期進入礦物中的雜質,常能增加發光的強度。下圖為陰極發光系統對石英的鑒定:

 

 

GATAN的陰極發光系統,就是根據石油地質行業礦物的發光特性的特點,結合掃描電鏡來進行材料成分、二次結晶、共生、斷裂填合、輻射環、化石和殘留物中的骨骼結構、膠結過程的描述、自生長石和自生石英的鑒定、砂石等的膠結、礦物在分離過程中的辨認最終能獲得礦物成因產狀及地球化學信息.

 

 

(二)GATAN  MonoCL4陰極發光系統的主要特點:

美國GATAN公司成立于1964年并于70年代末進入中 國市場。GATAN公司以其產品的高性能及技術的先進性在全 球電鏡界享有極高聲譽。

作為設計和制造用于 增 強和拓展電子顯微鏡功能的附件廠商,其產品涵蓋了從樣品制備到成像、分析等所有步驟的需求。產品應用范圍包括材料科學、生命科學、地球物理學、電子學,能源科學等領域, 客戶范圍涵蓋科研院所,高校,各類檢測 機 構及大型工業企業實驗室,并且在國 際 科學 研究領域得到了廣泛認同。

 

 

MonoCL4是GATAN公司生產的 世 界 領 先 的陰極發光(CL)系統中的一代。MonoCL成為高分辨陰極發光成像及光譜分析的代名詞己經超過15年,已成功安裝在成百上千的掃描電鏡、透射電鏡和電子探針上。MonoCL4在性能和功能上的進展使其繼續站在CL領域的前yan。
MonoCL4的設計使用直接耦合腔式單色器與高效率探測器。該設計的優勢在于使陰極發光的采集效率達到zui大化。這種方式的光損失低,并在很寬的光譜范圍內獲得大的靈敏度,從而使MonoCL4擁有高的靈敏度。因而可實現:
•低注入量,獲得高空間分辨率,避免非平衡狀態的產生及光誘導假象;
•窄帶寬操作,獲得高光譜分辨率及單色成像;
•縮短采集時間,提高使用效率;
•為更多的樣品提供CL應用.甚至可應用在某些束流有限的SEM;
•為產生陰極發光體積元有限的樣品提供CL分析。比如薄膜、納米線、納米顆粒和TEM樣品等。

(三)GATAN  MONO CL4產品主要技術參數

采集鏡
1、可伸縮、可拆卸、金剛石加工的拋物面形CL采集鏡,標準伸縮距離為75mm
2、具有LED采集鏡位置指示器。
*3、采集鏡厚度為8.75 mm
光譜儀
4、直接耦合腔式單色器與高效率探測器,與腔式單色儀直接光學耦合,達到陰極發光的采集效率大。
5、高效消色差光學。
6、馬達驅動的反射鏡,用于切換全色模式與單色模式。
7、配備分光器:1200 l/mm 500nm 閃 耀 波長的光柵,可對任一波長進行單光成像并可結合全光光譜圖
8、千分尺狹縫,用于控制光譜分辨率和帶通。
9、直列4位置過濾架,包括可移動的RGB過濾片。
10、內置ITSL光譜校正燈。
11、對應于每個探測器與衍射光柵組合的系統響應曲線(350nm到探測器的ji限)。
12、自動控制全光分光調節裝置,可得全光影像,單光影像及譜圖
探測器
13、內置前置放大器的PMT探測器,波長范圍185nm~ 850nm
控制器
14、PA4控制器,用于控制單色儀和探測器。
15、手動遠程控制器,用于成像控制和PMT高壓的數字讀出。
軟件:
*16、配置 Digital Micrograph軟件,用于系統控制,數據記錄、存檔、展示與輸出。
   MonoCL4軟件插件,用于控制單色器、探測器和光譜的串行采集。啟動儀器時將自動運行光譜校準程序,以及多個高斯曲線擬合的脈沖計數光譜程序。
電腦:
17、帶Windows系統的計算機與22英寸的寬屏顯示器。

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