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                    《科學通報》

                    開博時間:2019-09-06 16:50:00

                    《科學通報》是主要報道自然科學各學科基礎理論和應用研究方面具有創新性、高水平和重要意義的研究成果。報道及時快速,文章可讀性強,力求在比較寬泛的學術領域產生深刻影響。

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                    關鍵金屬鈹的分析技術突破

                    2020-12-10 13:11:00

                      鈹(Be)是一種超輕金屬元素,具有特殊的物理化學性質,廣泛應用于戰略性新興產業。由于鈹的應用具有不可替代性,而被譽為“關鍵金屬”。但鈹的原位分析一直是地球科學領域的技術難題。最近,浙江大學地球科學學院饒燦教授課題組利用島津電子探針在鈹的原位分析技術取得突破性進展。

                      1加速電壓應選擇為12 kV

                      以金屬鈹為標樣,在相同電流(100 nA)不同電壓進行狀態分析,束斑為1 μm,加速電壓在5-20 kV之間。當加速電壓為12 kV時,金屬鈹的狀態分析強度最高,高于或低于12 kV時,金屬鈹的分析強度都是逐漸減小。

                      2電流增大,Be分析精度提高

                      在12 kV加速電壓和束斑為1μm 下,對金屬鈹進行不同電流的狀態分析。結果顯示,隨著電流增大,Be的特征X射線峰位強度隨之增大,背景值也逐漸增長,但其趨勢沒有峰強增幅快。因此,在實際測試過程中,增大電流可以提高Be的測試精度。電流在50~100 nA之間時,羥硅鈹石的測試數據較好,硅鈹石則在電流100~200 nA之間更穩定。

                      3 PHA避免Be峰位干擾

                      為避免其他元素的干擾,選擇脈沖高度分析器 (PHA)可以過濾其他元素高次線。對于綠柱石和硅鈹石或羥硅鈹石,Si的高次線可能對Be的Kα線有干擾。羥硅鈹石中Be的特征X射線峰與使用PHA的峰相似,未見Si的高次線(約11 nm)對Be的Kα線有明顯的干擾,但使用PHA其強度升高約20 cps,分析精度也可以得到提高。

                      4峰位右移,強度具有不相關性,決定Be標樣選擇

                      在12 kV電壓、1 μm束斑、200 nA電流下,對不同鈹礦物中Be進行狀態分析。結果顯示(圖1),相對于金屬鈹(峰位11.4 nm),綠柱石、羥硅鈹石、Hambergite、孟憲民石、鈹石等鈹礦物中Be的峰位均出現了不同程度右移現象,其中鈹的硅酸鹽和氧化物的峰位均在12.0 nm左右,而鈹的硼酸鹽礦物(Hambergite和孟憲民石)的峰位右移較小,在11.6 nm左右。另外,不同鈹礦物中Be的含量與峰位強度不具相關性。因此,鈹礦物分析過程中,應選擇與未知樣相同或相似的鈹礦物作為標樣。



                      圖1 各種鈹礦物中鈹的狀態分析

                      5 鈹礦物的原位分析技術突破

                      利用上述分析條件對羥硅鈹石、硅鈹石、綠柱石進行定量化學成分分析,獲得了理想結果。浙江青田火山巖型鈹礦中羥硅鈹石含49.14 wt%~53.13 wt% SiO2、39.95 wt%~43.15 wt% BeO;浙江青田火山巖型鈹礦中硅鈹石含49.14 wt%~53.13 wt% SiO2、45.33 wt %~47.08 wt% BeO;浙江臨安大明山鎢鈹礦中綠柱石含64.90 wt%~67.57 wt% SiO2、18.49 wt%~19.17 wt% Al2O3和12.74wt%~13.75 wt% BeO,以及少量Na2O、K2O、FeO、CaO、Cs2O等(其總量小于1 wt%)。

                      關鍵金屬鈹的原位分析技術突破,不僅可以深入了解鈹的賦存形式和地學化學性質,同時有利于發展鈹的成礦理論,為關鍵金屬礦產的勘察和指導找礦提供技術支持。

                    文/吳潤秋, 饒燦, 王琪,張迪

                    本文來自《科學通報》

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