原子探针层析技术及其在矿床研究中的应用

摘要

原子探针层析技术(APT)是一种能够以亚纳米分辨率提供定量的三维元素和同位素分析的测试分析技术,具有极高的空间分辨率和低的检出限。虽然原子探针主要用于材料科学和半导体领域,但随着近年来在矿床研究中应用的不断增加,正逐渐成为矿床研究的有用手段。与传统的地质分析技术相比,原子探针具有独特的技术优势,可以测量体积<0.0007μm3的矿物的元素组成,能够在纳米尺度上揭示矿物成分的复杂性,为理解地质演化过程提供全新的认识。本文在简述原子探针层析技术的基本原理、样品的选择和处理以及针尖样品制备的基础上,重点从成矿元素赋存状态、纳米尺度包裹体和稳定同位素组成三个方面阐述了原子探针在矿床研究中的代表性应用成果。迄今为止,原子探针在矿床学中的应用主要集中在成矿元素赋存状态的分析上,尤其是与金矿相关的黄铁矿或其他化学组成相对简单的矿物。而在纳米尺度包裹体和稳定同位素组成方面,原子探针应用成果虽不如前者丰富,但也取得了一些重要的全新认识,表现出良好的应用前景。原子探针在矿床学领域迅速发展的同时,也存在一些亟需解决的问题,如复杂质谱峰的标定、三维重建失真等。尽管如此,相信随着技术的不断进步,原子探针将逐渐成为矿床研究的重要工具。