[发明专利]样品块支座

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于X射线光谱分析的矿物样品的样品块支座。

背景技术

许多年来一直使用如来自FEI公司的QEMSCAN和MLA等矿物分析系统确定矿山中存在的矿物，以便确定存在有价值的矿物。这种系统将电子束引导向样品并对响应于电子束而来自材料的X射线的能量进行测量。这一种过程被称为“能量色散X射线分析”或“EDS”，其可以用于样品的元素分析或化学表征。

在EDS分析中，高能带电粒子（如电子或质子）束或X射线束聚焦到正在被研究的样品内以激励样品发射X射线。从试样射出的X射线的能量特征在于组成该试样的元素的原子结构。通过使用能量色散光谱仪测量从试样射出的X射线的数量和能量以及对所测量的光谱与已知成分的参考光谱库进行比较，可以确定试样的未知元素成分。特别是当与反向散射电子（BSE）分析相结合时，EDS分析还可以用于量化大范围的矿物特征，如矿物丰度、粒度、以及解离。矿物纹理和解离度是矿石的基本特性并且推动其经济处理，使得这种类型的数据对从事过程优化、矿山可行性研究和矿石表征分析的地质学家、矿物学家以及冶金学家而言是非常宝贵的。

这种类型的矿物分析系统还用于石油和天然气工业以及用于采矿业。可以分析钻屑（钻头引起的岩屑）和金刚石钻芯以允许地质学家确定钻井过程中遇到的材料的准确性质，这反过来允许对仍然在钻机前面的材料进行更准确的预测，因此降低了勘探和生产的风险。在钻井过程中，将一种被称为“泥浆（mud）”的液体注入井中以润滑钻机和将切屑从井中返回出来。可以从包括来自钻机的切屑的泥浆中取样。经常将非常重要的一点放在钻井时和钻井后两者对切屑和钻芯尽可能准确地进行文件编制。对储层顺序的井下岩性变化进行表征是勘探井和生产井中一项关键的要求，并且矿物学和岩相学研究巩固对储层和封闭层特征的基本理解。传统的光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、电子探针显微分析（EPMA）以及X射线衍射（XRD）分析方法在工业中很好地建立起来并且得到了广泛的应用。

制备用于在如QEMSCAN和MLA系统等分析仪器中使用的样品，从而使得将有待分析的材料作为样品块（典型地直径为30 mm）内平坦的碳涂层表面呈递至仪器。从矿山上对有待分析的材料（如从矿山上取回的材料）仔细地进行取样，将其压碎并在模具中与环氧树脂混合。使样品固化并且然后移除样品块。对样品块进行研磨和抛光以暴露出一些颗粒的内部并且产生光滑的表面。该表面涂有一层碳膜以形成导电涂层来防止电子束进行的电充电。

然后将样品块放到样品支座内并夹紧在适当的位置上。旧式的样品支座的调换需要操作员技能和理解配合表面、用眼进行的仔细对准、以及一些实例中的工具的使用。通过操作员眼睛进行的手动对准是困难的并且经常是误差的来源。如果没有正确地固定和对准样品支座（其仅可以通过完成系统设置来确认），则可能需要重新完成整个过程。即，关闭束，排空真空室，以及移除并重新安装样品支座。经验较少的操作员可能不能辨认出样品支座没有对准和进行故障测量，失去许多小时的工作。

一旦正确定位了样品支座块，则需要操作员使用SEM软件控制和样品台的手动操纵两者来将校准点重新输入到软件内。本操作需要清楚理解设置过程和完成样品台转动对准的知识和能力。该过程依赖于操作员技能而不是非常自动化的。将优选的是具有一种快速的、可重复的、不需要熟练操作员并且不受自动化影响的系统。

发明内容

本发明的目标是提供一种方便本领域内的矿物学应用的样品支座。

在优选实施例中，样品支座总成包括样品托盘、基板、样品台底座、以及安装到样品台底座上的校准用基准。基板的底部上的三个配合结构与附接到SEM的样品台上的样品台底座上的相应结构紧密配合。任选的接触导体在样品台底座与基板之间提供电接触从而使得电子束在样品上生成的电荷可以离开样品通过样品导电层到达样品托盘、基板、样品台底座、以及通过接地样品台。

为了可以更好地理解以下本发明的详细说明，上文已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点。下文将描述本发明的附加特征和优点。本领域技术人员应认识到所披露的概念和具体实施例可容易地用作改进或设计用于实施本发明相同目的其他结构的基础。本领域的技术人员还应认识到这些同等构造不脱离如所附权利要求书中所阐明的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更加彻底地理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下说明，其中：

图1为体现本发明的样品支座总成的分解图。

图2示出了图1的样品支座总成的样品托盘的细节。