为什么“氩离子抛光-扫描电镜技术”会这么火?

摘要: 近些年来,我国地质学的整体水平得到有效提升,岩矿勘探水平取得持续进步。岩矿鉴定就是地质工作中的一项重要工作。

10-01 22:53 首页 桔灯勘探


近些年来,我国地质学的整体水平得到有效提升,岩矿勘探水平取得持续进步。岩矿鉴定就是地质工作中的一项重要工作。


岩矿测试分析技术的发展离不开实验室的先进设备的使用和创新技术的应用。岩矿鉴定第一手资料就是岩石薄片,薄片的好坏对鉴定结果的影响相当明显。


目前最先进的岩矿分析技术是氩离子抛光-扫描电镜技术。氩离子抛光是一种样品前处理技术,其目的是利用离子束对样品表面进行削平抛光处理,以便利用扫描电镜等显微观察工具观察样品表面的微观特征。


那么,高超技术的有效性和实用性总是需要实践去验证。



1  泥页岩


泥页岩样品选用氩离子抛光-扫描电镜的3大理由

  • 泥页岩结构致密,孔隙微小,自然断面样品表面粗糙。

  • 使用普通的手动机械抛光,由于样品本身的酥松性,很难得到其真实的内部孔隙分布,更谈不上观察纳米级孔隙及孔隙的大小、形状、分布特征等。

  • 利用氩离子抛光技术对预磨好的样品表面进行处理后,能够获得平滑的截面,并且不会对样品造成机械损害。


使用现状及实例:


目前应用最广泛的领域是石油地质行业页岩气勘探开发取得的突破性成果离不开氩离子抛光-扫描电镜技术。


现阶段国内外很多石油相关用户都会选择氩离子抛光装置来对样品采用氩离子束抛光,从而到扫描电镜中观察其微小的孔隙以及定量分析。


泥页岩样品,无氩离子抛光的扫描电镜下照片,表面粗糙。


泥页岩样品,经氩离子抛光后扫描电镜下的照片,使得页岩表面平整,可进行孔隙等测量。


目前,中国地质调查局油气资源调查中心非常规油气地质实验室、国家地质实验测试中心已经成功使用该项技术。该技术的使用已经极大地提高实验室扫描电镜的使用效率,促进非常规油气储层性质研究及其他仪器功能的联合开发使用,而且对于相关单位在非常规油气领域的科研水平具有极大的推动作用。 



2  煤


煤层样品选用氩离子抛光-扫描电镜的必要性

  • 煤储层有机质的含量很高,抛光表面较泥页岩更软,储集空间主要处于纳米级别

  • 运用氩离子抛光-场发射扫描电镜,对煤中纳米孔进行直接观察和定量,为煤微观储渗结构研究提供了新的手段,也为煤层气吸附机理的进一步深入研究提供较高压压汞、气体吸附更为直观可靠的资料。


应用实例:


2014年山西省煤基重点科技攻关项目中,采用氩离子束截面成功抛光山西阳泉新景矿太原组15号煤样,结合场发射扫描电镜,首次实现煤储层内的孔隙形态、空间尺度、微裂隙的直接观测,验证了氩离子抛光-场发射扫描电镜在煤纳米孔研究中的可行性。


煤样的扫描电镜照片,可见各种孔隙类型



3 土壤


扫描电镜在土壤学等方面的应用方向

  • 对砒砂岩地聚物材料的抗压强度、孔隙结构的研究,可以掌握不同粉煤灰掺量和养护龄期的影响;

  • 经黄原胶处理的沙、黏土、黄红壤在扫描电镜观测下,可以显示黄原胶和各大小粒径土粒的结合状态;

  • 扫描电镜和能谱仪结合,能在观察微结构的同时,分析样品微区元素组成;

  • 扫描电镜-能量色散谱可以研究土壤样品、植物样品等受重金属的污染情况;

  • 环境扫描电镜可模拟外界环境,观察含水分的土样,可以实现在干湿交替条件下观察微观层面的土壤颗粒、孔隙的胀缩情况。


一级粉煤灰的扫描电镜照片


总之,矿产资源开发、环境保护及地质灾害的预报防治等工作的开展都很有必要采用先进的岩矿分析技术——氩离子抛光-扫描电镜技术,获取更准确、更直观的相关地质资料和信息,为工作的进行提供了更可靠的依据。其中扫描电镜更是获取地质微观信息的有力工具。


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岩浆岩样品,扫描电镜下照片


岩浆岩样品,扫描电镜结合EDS可以进行元素分析


岩浆岩样品,扫描电镜结合Raman可以进行化学组成和其他材料特性分析(包括应力,取向,结晶度)


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