Лекция 4 Локальные методы анализа Локальные методы

Лекция 4. Локальные методы анализа Локальные методы – модификации аналитических методов, которые позволяют изучать объекты на микро - и наноуровне 1 мкм (1μm) = 10 -6 м =0, 001 мм= 1000 нм 1 нм = 10 -3 мкм = 10 -9 м

Лекция 4. Локальные методы анализа Растровая электронная микроскопия www. gntc. ru Электронные микроскопы бывают с «высоким» вакуумом ( «классические» ) или с «низким» вакуумом ( «экологические» для изучения влажных образцов)

Лекция 4. Локальные методы анализа Взаимодействие электронного пучка с образцом Рентгеновское излучение Обратно-рассеянные электроны (BSE) Вторичные электроны (SE) Катодолюминесценция Оже-электроны Поглощенные электроны Образец

Лекция 4. Локальные методы анализа 1. Вторичные электроны (SE) ( «топографический контраст» ). – рельеф поверхности 2. Применение: форма поверхности кристаллов и агрегатов Поверхность кристалла графита (с) Heinrich Badenhorst, микроскоп ULTRA REM

Лекция 4. Локальные методы анализа 1. Отраженные (обратно-рассеянные) электроны (BSE) – средний атомный номер вещества ( «химический контраст» ). Применение: диагностика минеральных фаз и их взаимоотношений в полированных срезах 1 2 Включения монацита (1) и ксенотима (2) в цирконе. Изображение в обратно-рассеянных электронах. Размер кристалла циркона около 150 мкм. (с) Е. С. Кисеева, Д. А. Петров

Лекция 4. Локальные методы анализа 1. Катодолюминесценция (CL) – свечение минералов под воздействием электронного луча (за счет примесей, дефектов структуры и т. д. ). Применение: изучение внутреннего строения кристаллов Проходящий свет Катодолюминесценция Зерно циркона (размер около 100 мкм) (с) Е. С. Кисеева, Д. А. Петров

Лекция 4. Локальные методы анализа Проходящий поляризованный свет Катодолюминесценция Зерна олигоклаза (0, 1 -0, 2 мм), обрастающие альбитом (с) Д. А. Петров

Лекция 4. Локальные методы анализа

Лекция 4. Локальные методы анализа Микрорентгеноспектральный (микрозондовый) анализ (микро -РСФА) Изучение рентгеновской флуоресценции под воздействием электронного луча; Назначение: 1. Диагностика минералов 2. Определение элементного состава (точность до 0, 1 -0, 01%) 3. Построение профилей концентрации элементов и элементных карт (изучение зональности минеральных зерен) Концентрационные профили Mn в гранатах (Ю. Л. Гульбин, 2009)

Лекция 4. Локальные методы анализа Детекторы рентгеновского излучения (спектрометры) для микро. РСФА Энергодисперсионные (ЭДС) Кристалл-дифракционные (КДС) Одновременно анализируют весь спектр; Одновременно анализируют 2 -4 элемента; Время анализа – до 10 минут Время анализа – до нескольких часов Меньшая точность и спектральное разрешение Меньшая стоимость Большая точность и спектральное разрешение Большая стоимость ЭДС – для быстрого обзора по всем элементам и качественного анализа, КДС – для количественного анализа + специальные методики на отдельные элементы или группы элементов На большинстве ЭМ установлены ЭДС и 2 - 4 КДС

Лекция 4. Локальные методы анализа Подготовка образцов для ЭМ и микро-РСФА: 1. Типы проб (для количественного анализа нужна идеально ровная поверхность) 1. Аншлифы 2. Прозрачно-полированные пластинки (ППШ) 3. «Шайбы» - отдельные мелкие зерна, запрессованные в эпоксидную смолу и пришлифованные 2. Поверхность должна быть проводящей (напыление золотом или углеродом) 3. Предварительно нужно собрать максимально полную информацию об образце ( «валовый» химический анализ, оптическая микроскопия), чтобы корректно поставить задачу для ЭМ

Лекция 4. Локальные методы анализа ISP-масс-спектрометрия с лазерным пробоотбором Масс-спектрометр Agilent 7500 Series с лазерным пробоотбором

Лекция 4. Локальные методы анализа Ионный микрозондовый анализ Shrimp II - прецизионный вторично-ионный микрозонд высокого разрешения Назначение: локальный анализ изотопов в минералах Применение: датирование минералов U-Pb методом, изучение стабильных изотопов (S, O, N), изучение состава редкоземельных элементов

Лекция 4. Основы количественного анализа Характеристика точности результата измерений Точность результата измерения = правильность & сходимость Правильность = соответствие результата измерения физической величины истинному значению Сходимость = близость друг к другу результатов измерения одного и того же объекта, выполненных повторно с помощью одной методики в одинаковых условиях Воспроизводимость = сходимость результатов, полученных разными методами, но приведенных к одинаковым условиям Достоверность = характеристика вероятности того, что измеренное значение физической величины находится в указанных пределах Расхождение результата измерения и истинного значения характеризуется погрешностью (ошибкой) 71 ± 5 г/т Cu

Лекция 4. Основы количественного анализа Виды погрешностей Случайная погрешность = непредсказуема определяет сходимость результатов измерений Систематическая погрешность = дефект методики работ определяет правильность результатов измерений • аддитивная (постоянная) • переменные: • мультипликативная (пропорциональна измеряемой величине) • нелинейная Источники погрешности: • неверно выбрана модель объекта измерения = методическая п. (опробование, пробоподготовка, методика анализа) • внутренняя погрешность измерительного прибора = инструментальная (аппаратурная) п. • «персональный» человеческий фактор = субъективная п. Возможно ли снизить влияние источника погрешности?

Лекция 4. Основы количественного анализа Построение градуировочной функции График линейной градуировочной функции (точки соответствуют стандартным образцам, пунктиром обозначена доверительная область). ГФ надежнее всего определена в центре рабочей области, где доверительная область минимальна, поэтому ее уравнение удобно записывать в виде: расчетное значение функции координаты центра рабочей области (средние значения для СО)

Лекция 4. Основы количественного анализа Полный текст оригинального курса лекций – на сайте доц. М. В. Морозова http: //www. docentmorozov. ru