超輕元素Be  

浙江大學(xué)饒燦教授團隊利用島津電子探針EPMA-1720H對各種鈹?shù)V物進行原位分析，探索定量分析的理想條件，精準分析了羥硅鈹石、硅鈹石和綠柱石等鈹?shù)V物。鈹?shù)碾娮犹结樉_分析不僅可以深入了解鈹?shù)馁x存形式，發(fā)展鈹?shù)某傻V理論，也有利于系統(tǒng)認識鈹?shù)牡V物地球化學(xué)性質(zhì)，相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)通報》上。

超級金屬-鈹

鈹是一種“戰(zhàn)略關(guān)鍵金屬”，被譽為“超級金屬”、 “金屬”、 “空間金屬”、 “核子堆保護神”，鈹在國防和科技中的應(yīng)用具有不可替代的地位。地學(xué)研究領(lǐng)域，鈹?shù)臏蚀_定量測試對礦物工藝學(xué)研究、礦床成因解釋、礦產(chǎn)資源評價以及地質(zhì)過程的推演具有極其重要的意義。

鈹測試的難點

鈹?shù)难芯亢屠枚季哂兄匾默F(xiàn)實意義，但其原位精確地電子探針分析一直是地球科學(xué)領(lǐng)域的難題。

1、高次線的干擾

“對于常見的鈹?shù)V物如綠柱石和硅鈹石或羥硅鈹石，Si 元素的高次線可能對 Be 的 Kα 線有干擾”；

2、特征X射線峰位偏移

“相對于金屬鈹(峰位 11.4 nm)，其它鈹?shù)V物的峰位均出現(xiàn)了不同程度右移現(xiàn)象，其中鈹?shù)墓杷猁}和氧化物的峰位均在 12.0 nm 左右，而鈹?shù)呐鹚猁}礦物(Hambergite 和孟憲民石)的峰位右移較小，在 11.6 nm 左右。”

3、受基體吸收影響很大

“綠柱石(13.96 wt.% BeO)、孟憲民石(4.30 wt.% BeO)、羥硅鈹石(42.00wt.% BeO)、 Hambergite (53.00 wt.% BeO)、 Bromellite (100.00 wt.% BeO)對應(yīng)的峰位強度分別為 350 cps、 480 cps、700 cps、2300 cps 和1100 cps，而金屬鈹?shù)姆鍙姼?，?0350cps。”

各種鈹?shù)V物中 Be 的狀態(tài)分析（圖源：參考文獻）

解決方案

島津電子探針EPMA-1720H

1、測試的過程選擇PHA過濾高次線的干擾影響；

2、分別確定鈹?shù)V物中 Be 的特征峰位、合適的背景扣除（BG+和BG-），盡可能選擇相同或相似的鈹?shù)V物標(biāo)樣；

3、根據(jù)需要延長測試時間50-100 s 之間。由于基體效應(yīng)對超輕元素測試的影響很大，選擇配置52.5°高位特征X射線取出角，以及具有高靈敏度的全聚焦晶體的電子探針EPMA儀器，可以保證高精度的測試。

結(jié) 論

1.優(yōu)化了鈹?shù)姆治鰲l件：加速電壓為 12 kV、無水鈹?shù)V物的分析束流為 100-200 nA、含水鈹?shù)V物的分析束流為 50-100 nA、需要選擇PHA過濾高次線的干擾；

2.使用上述條件，定量分析了幾類主要鈹?shù)V物，包括羥硅鈹石、硅鈹石和綠柱石，均獲得了很好的測試結(jié)果；

3.同時探討了鈹定量分析的技術(shù)問題，如鈹?shù)奶卣?X 射線峰形較平坦、強度不高和發(fā)生右移等現(xiàn)象。

 用戶聲音 

我國本身鈹資源較為匱乏，對外依存度達到80%以上。自然界已發(fā)現(xiàn)的含鈹?shù)V物約120余種，如綠柱石、磷鈹鈣石、硅鈹石等。Be作為一種超輕元素，由于其特征能量弱、易吸收等原因，其微區(qū)原位定量測試非常困難。島津電子探針的分辨率和靈敏度很高，常規(guī)元素的峰形都非常尖銳，對于超輕元素能夠很好地檢出，這也給含鈹?shù)V物的測試帶來了很大的機遇和挑戰(zhàn)。2019年年底，饒教授在昆明舉行的島津電子探針用戶會上，專門就這方面的分析做了報告分享，引起了與會者的關(guān)注和熱烈討論。

浙江大學(xué)饒燦教授

參考文獻

吳潤秋, 饒燦, 王琪. 關(guān)鍵金屬鈹?shù)碾娮犹结樂治鯷J].科學(xué)通報. DOI:10.1360/TB-2020-0082。

撰稿人：趙同新、崔會杰