Quantitative analysis of ultra-light elements beryllium by electron microprobe: Constraints of analysis conditions

Abstract

铍（Be）是战略性资源，属于关键金属。Be在电子探针（EMPA）可分析的元素范围内属于最难测准的一个元素。难测准的原因在于Be属于超轻元素，其特征X-射线不但信号弱、能量低，而且易受其他元素强烈吸收效应的影响，因此硬件上需要EMPA配置大面网间距的特殊分光晶体。而不同厂家不同大面网间距分光晶体配置的EMPA在铍矿物的测试条件存在明显差异，即使同一EMPA测试不同Be矿物分析条件也不一致。尤其是占据国内市场主流的JEOL电子探针目前也只尝试分析过绿柱石一种Be的矿物。本文利用配置LDE3H分光晶体的JXA-8100（JEOL）电子探针，对除绿柱石之外的金绿宝石、硅铍石、硼铍石和锌日光榴石四种Be矿物开展了Be等元素最佳定量分析方法的研发。通过不同铍矿物的全元素扫描，发现与CAMECA电子探针不同，JEOL电子探针不存在Be_Kα峰被Si_L2，3，M1峰干扰问题。同时发现每种含Be矿物Be_Kα峰位存在不同程度的漂移现象，并结合原子轨道杂化及吸收效应等理论对该现象进行了合理的解释。在此基础上，建立起配置LDE3H分光晶体的JEOL电子探针定量分析金绿宝石、硅铍石、硼铍石和锌日光榴石不同Be矿物中Be等元素含量的有效方法。该Be矿物原位分析方法的探索，不仅为JEOL EMPA用户提供Be矿物分析的成熟经验，也必将为铍资源的相关研究和找矿勘查提供有力的技术支撑。