引言

對(duì)于塊狀樣品的XRD測(cè)試，往往是把塊狀樣品研磨成各向同性的粉末狀態(tài)，再利用發(fā)散的線狀X射線（布拉格-布倫塔諾幾何）對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試分析。但是有些塊狀樣品研磨成粉末是不現(xiàn)實(shí)的，比如稀有的塊體樣品，或是鑲嵌在基體上的某個(gè)微小區(qū)域，又或者希望研究某個(gè)塊狀樣品上物相的空間分部等等。微區(qū)XRD分析技術(shù)為此類樣品提供了有力工具，能夠分析原始狀態(tài)的樣品，對(duì)樣品的各個(gè)部分進(jìn)行物相分析。

本文以地質(zhì)樣品天青石為例進(jìn)一步說明微區(qū)衍射的作用。以下文中的數(shù)據(jù)是在德國布魯克公司D8 ADVANCE型號(hào)衍射儀上采集。該衍射儀配置全維度探測(cè)器，除了可以做常規(guī)的XRD為，還可以是實(shí)現(xiàn)二維衍射。

常規(guī)XRD測(cè)試（布拉格-布倫塔諾幾何）

通常情況下礦物標(biāo)本是使用布拉格-布倫塔諾幾何測(cè)量的。 使用線光斑和一維探測(cè)器的布拉格-布倫塔諾幾何（圖2）收集了巖板的大面積掃描圖譜（圖 1，綠色框）。 在測(cè)量過程中，樣品以 phi 為單位旋轉(zhuǎn)。 來自基質(zhì)的石英在衍射圖案中占主導(dǎo)地位，并且還可以識(shí)別出痕量的水鋁石和黃鐵礦。但與天青石相關(guān)的相卻不存在。 常規(guī)XRD測(cè)試適用于粉末樣品，但原位樣品的精細(xì)細(xì)節(jié)可能會(huì)在噪音中丟失，就像本例中的天青石晶體一樣。

圖1 布拉格-布倫塔諾幾何數(shù)據(jù)是從綠色方塊指示的區(qū)域收集的。 

從紅色和藍(lán)色斑點(diǎn)表示的兩個(gè)區(qū)域收集微區(qū)衍射數(shù)據(jù)。

圖2 布拉格-布倫塔諾幾何中的廣域掃描圖（插圖示意圖）。 

由于照射面積大，衍射信號(hào)以基質(zhì)為主，主要是石英， 還鑒定出痕量的方沸石和黃鐵礦

圖 3 微區(qū)衍射儀2D 圖譜。

天青石斑晶（頂部，紅色框）和石英巖基質(zhì)（底部，藍(lán)色框）的微衍射。

天青石2D圖中的衍射斑點(diǎn)表明有大晶粒，而連續(xù)的衍射環(huán)代表細(xì)晶粒，兩種晶粒共存。

微區(qū)衍射測(cè)試

2D 微區(qū)衍射用來更好地表征天青石的結(jié)構(gòu)。采用 0.5 mm 點(diǎn)光斑和 EIGER2 探測(cè)器2D 模式，原位測(cè)量天青石晶體和石英巖基質(zhì)（圖 1，紅色和藍(lán)色圓圈）（圖 3）。 在測(cè)量過程中，樣品以 3rpm 的 phi 轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并以 psi 從 0° 到 35°（偽Gandolfifi）振蕩以獲取更多反射。 微區(qū)衍射證實(shí)基質(zhì)主要是細(xì)粒石英（藍(lán)色圓圈），而天青石晶體（紅色圓圈）包含多晶水鋁石、偏水鋁石和石膏的共生體（圖 4）。

圖4  微區(qū)衍射2D圖譜做方位積分后得到的一維XRD圖譜。

基體數(shù)據(jù)（藍(lán)色）主要是石英，來自天青石包裹體（紅色）的數(shù)據(jù)顯示了多種礦物相。

總結(jié)

藍(lán)色天青石晶體含有小的多晶礦物包裹體，如水鋁沸石、偏沸石、石英和石膏。微區(qū)衍射可用于研究原位巖板和薄片的較小感興趣區(qū)域。 通過利用樣品的旋轉(zhuǎn)和傾斜，可以將樣品保持在原始狀態(tài)，同時(shí)從小區(qū)域收集高質(zhì)量的粉末衍射數(shù)據(jù)。 EIGER2 探測(cè)器能夠從 1D 到 2D 幾何結(jié)構(gòu)無縫轉(zhuǎn)換，從而輕松收集傳統(tǒng)粉末掃描和微區(qū)衍射數(shù)據(jù)。

1. * 本文引自布魯克公司應(yīng)用報(bào)告XRD 616: μXRD in Geology with EIGER2 R 500K