CL40-Ⅲ型阴极发光仪主要用于系统研究方解石、白云石、石英、长石、硅灰石等矿物的发光性;矿物的环带构造及形成机理;矿物的种类及成因鉴别;晶体生长环境研究;矿物生长过程中的热事件研究;矿物先后形成的世代研究。
阴极发光是固体物质的一种表面物理荧光现象,固体样品的表面在阴极射线(高速电子束)轰击下,由电能转化成光辐射后,产生的一种发光现象,由于能量的电子束是从阴极发射出来的,故称阴极发光。
2、CL40-Ⅲ型阴极发光仪工作原理(如右图)
阴极发光是固体物质的一种表明物理荧光现象,固体样品的表面在阴极射线(高速电子束)的轰击下,由电能转换成光辐射后,产生的一种发光现象。由于带能量的电子束从阴极发射出来的,故称阴极发光。导致阴极发光的过程和原因比较复杂,至今还有不少现象仍在探索中。目前已知影响发光的主要因素:
激活和激活剂
导致或激活矿物的阴极发光现象,有很多原因,其中Z常见的事由某些元素(价态元素)作为激活剂导致发光,如过渡金属元素Mn2+、Fe3+和Ti4+等,还有镧系元素Eu2+、Eu3+、Sm3+、Dy3+和Tb3+等,但是阴极发光的颜色和强度还取决于激活剂含量、激活剂种类、激活剂化合价以及激活剂附存的固体材料差异等因素。
结构缺陷
主要指晶体结构缺陷,如集团空间群的对称性破坏、阴阳离子的空位、原子和分子填隙的空位,原子的无序分布、空位和杂质的聚集体等都有可能导致阴极发光。
能级寿命
指电子在激发状态下停留的时间,电子受激发,其激发能可转换为光辐射能,它直接影响阴极发光的强度。
3、阴极发光应用领域:
3.1.岩石学
3.1.1沉积岩研究
阴极发光技术结合电子探针等等微区化学成分析,研究矿物中微量元素的变化,揭示岩石的地球化学特征和恢复古沉积环境。
3.1.2变质岩研究
识别细粒-微粒矿物和矿物环带结构。 区分偏光显微镜下难以分辨的矿物,如:蓝晶石和黄玉、钾长石和斜长石、长石和和石英等。判断编制等级或变质相系,即用阴极发光技术判断岩石的变质程度。
3.1.3花岗岩类岩石研究进展
阴极发光使花岗岩类岩石,尤其是古老变质的花岗岩片麻岩达到精度定名。不同变质相的花岗岩具有特征的阴极发光,如:高压变质的花岗岩富含鲜红色发光的钠长石,钠质交代为主;麻粒岩相变质的花岗岩含有条纹和反条纹长石,钾质交代为主。 清楚显示矿物环带和交代结构。
3.1.4金矿床研究
阴极发光显示金矿石(岩石)内部结构,判断金矿类型和金的附存状态。 区分白云石和方解石等碳酸盐岩类矿物,含金铁白云石具有特殊的阴极发光。 清楚分出长石和石英,识别各种长石种类,如钾长石和斜长石,钠长石和中长石等等。 含金石英和不含金石英具有不同的阴极发光颜色,其成为寻找金矿的新标志。 发现微细粒矿物,如磷灰石和和锆石。 微细粒黄金粒出现亮黄色的阴极发光,有助于寻找微细粒金的矿床。
3.2.珠宝鉴别
3.3.材料学
4、仪器构成与技术参数
4.1、仪器构成
由真空样品装置平台、电子控制装置、双级真空泵组成。
真空样品平台可方便快捷的安装在显微镜载物台上,由可更换式盖板、电子枪、真空腔、及可移动样品载物架构成。
电子控制装置根据操作人员设定的束流和高压值,在极短的时间内自动形成稳定的电子束产生阴极发光。
双级真空泵对真空腔进行抽真空,使真空腔内压力达到一定负压,由电子控制装置进行PID控制。
4.2、仪器特点
4.2.1.电子枪:
电子枪阴极为冷阴极,由低功函数合金金属材料制成,发射电流密度高,寿命更长。真空腔本身作为零电势阳极,没有阳极高压,使用非常安全,也无需更换阳极。电子束无需偏转、聚焦可直接照射在样品上,距离近,发光效率高,仅用很低束流和高压即可产生可观察的阴极光,而经过聚焦后的电子束能量很大,很容易将样品打黄甚至发糊发焦,可充分保护样品。
4.2.2、真空样品室:
真空样品室(真空腔)内两台步进电机分别驱动样品架沿X,Y轴方向移动,通过前面板按键可以控制样品移动方向以及移动速度。
样品抽屉、观察窗等部件使用规范的密封件设计,凹槽内嵌O型橡胶圈,对平整硬平面密封良好,无需真空脂,真空度在很短时间内即可到达合适范围,样品架一次可同时放置三片标准薄片。
4.2.3、束流、高压、真空控制:
手动/自动两种模式可选择。
真空泵与控制器联机,不需要分别操作。
独立的高压KV开关,在保持真空度的情况下直接开关高压,并设有高压保护功能。
仪器设计简单、具备自检信息功能。
4.2.4、仪器参数:
电源: 100-230V/50Hz 10A
输出电流: Z高2mA
输出电压: Z高40KV
真空度: Z小为0.003mbar
工作环境温度: 5-40℃
工作环境湿度: <60%
控制模式: 手动/自动
高压电源温度系数: 0.01%RSD
步进平台控制: 6种调速模式