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高能量的电子束激发宝石使之发光称为阴极发光,阴极发光仪作为宝石的一种无损检测方法,近年来在宝石的测试与研究中得到了较广泛的应用。 1、基本原理固体能带理论认为,宝石矿物内存在价带、禁带和导带。在高能量的电子束激发下价带电子被激发到导带,形成不稳定的激发态。处在激发态的电子通过各种形式释放能量回到基态。如果以可见光的形式释放能量,就形成阴极发光。宝石矿物可以因为含有微量的杂质成分、结构缺陷,而有不同的阴极发光颜色、图式和光谱。 2、仪器的结构 宝石阴极发光仪(图8-3-11)主要由真空系统、电子枪、控制系统和样品仓等部分组成,为了观察需要,还需配备体视显微镜(宝石显微镜)和照相系统等辅助设备(图8-3-10)。 ① 真空系统:由旋转机械泵、扩散泵、离子泵、真空阀门和真空检测器组成,功能是为电子系统提供真空条件,以增强束电压和束电流的强度,同时也可防止样品室污染。 ② 电子枪:多为冷阴极式电子枪,发射直径为2~20mm大小的电子束,然后在l~25kV加速电压作用下可形成100~5000uA的束电流。 ③ 控制系统:由真空检测、高压调节、电流强度调节、束斑聚焦调节等部分组成。用来控制束电压、电流强度和束斑焦点的大小,其功能是维持整个系统的正常工作状态。 ④ 样品仓:用于放置样品并可以前后左右调节样品位置。 ⑤ 显微镜和照相系统:用于观察现象和照相。 3、宝石学应用 (1)区分天然与合成钻石 阴极发光技术最成功的应用就是能迅速有效地区分天然和合成钻石。天然钻石多发出相对均匀的中强蓝色一灰蓝色光,并显示生长环带结构(图8-3-11);由于合成钻石晶体多发黄绿色光, 并显示几何对称的生长分区结构。 ② 天然和处理蓝色托帕石的鉴定阴极发光技术另外一项不可替代的作用是鉴别天然和处理蓝色托帕石。天然蓝色托帕石的阴极发光明显比无色的托帕石强,无色的托帕石又比处理的蓝色托帕石强。用无色的托帕石为参考,可以方便地区分出天然和处理的蓝色托帕石。
阴极发光现象被发现与100多年前,19世纪80年代主要应用于观察宝石,20世纪开始进入考古学和矿物学等研究,1965年利用阴极发光原理制成的仪器和偏光镜相结合,从此较广泛的应用于地球科学研究。 主要应用领域为地球科学、生命科学、石油、珠宝鉴定等领域。 CLF-1阴极发光仪的主要功能: 1.矿物组份的鉴别 2.化石和有机残留物中的骨骼结构、胶结过程的描述、自生长石和自生石英的鉴定 3.砂岩和页岩的胶结、矿物在分离过程中的辨认等 4.石油勘探岩心的含油气信息研究 5.用于对珠宝内部结构的鉴定 对阴极发光有兴趣的朋友可以联系我 QQ 490348698
阴极发光仪可用于石英、方解石、白云石以及钻石等固体样品结构和组成的确定,同时,不会对样品造成任何破坏。阴极发光仪具有换样快速方便,设计简单紧凑,以及易于和岩相学专用显微镜联机的优点。此外,样品室对样品大小的要求范围宽,而且对于适合低温产生阴极光的样品控温能力强。从80年代开始,阴极发光技术不仅应用在传统的地球科学和行星学领域,而且开创了玻璃、陶瓷、半导体和合成材料等行业的研究和应用;此外,阴极发光技术在法医学、考古学、材料科学领域等新的方向具有发展前途,阴极发光仪与EDS检测器的联机可获得相关样品的X射线光谱特征描述和元素分析。阴极发光仪在岩石学领域的应用价值已经得到普遍认可,如组份的分区,二次结晶、脱液、共生、断裂填合、辐射环、化石和有机残留物中的骨骼结构、胶结过程的描述、自生长石和自生石英的鉴定、砂岩和页岩的胶结、矿物在分离过程中的辨认等。目前,CAMBRIDGE IMAGE TECHNOLOGY LTD(CITL)的100多台产品已经广泛的分布在30多个国家的大学实验室里,在Elf、Gulf、Shell等15个著名石油天然气公司以及英国、美国、法国、西班牙、荷兰、阿根廷等国家的研究机构和国家历史博物馆也得到应用。阴极发光仪也应用于宝石特性的识别(天然石或人造石),人造宝石完美程度鉴定。南非、泰国、荷兰及英国的珠宝鉴定机构及珠宝商使用了该类产品。CL8200 MK5型阴极发光仪是MK4型的升级产品,主要在电子微控制和仪表数字显示方面进行了改进。显示面板新增了控制信息,并且可以根据房间的照明条件进行自动亮度补偿。产品开发还考虑到更换样品时切断束流电压并保证真空泵同时运行,节省了换样时间。另外,还设计了与计算机连接的扩展卡,便于将来仪器的软件升级。在绝大多数应用领域,阴极发光仪只需要少量样品,无需对样品进行涂层等前处理,而且测定过程不会对样品造成任何破坏。阴极发光仪可以根据工作目的安装在各种显微镜上,如偏光显微镜、实体显微镜、金相显微镜等。[em17]