[发明专利]复杂成分样品含轻元素矿物的定量识别方法、系统和设备

说明书

本发明属于材料分析领域，具体涉及了一种复杂成分样品含轻元素矿物的定量识别方法、系统和设备，旨在解决现有扫描电镜矿物成分分析方法对含轻元素矿物误测的问题。本发明包括：对样品进行背散射图像和同视域X射线能谱采集；根据X射线能谱获得初分类矿物成分和面积占比数据；将无法利用X射线能谱区分、在元素种类上仅相差轻元素的矿物统一标记为系列A，获得初分类矿物分布图像；将初分类矿物分布图像叠加在背散射电子信号图上，根据灰度差别提取含轻元素和不含轻元素矿物分布图像；计算各矿物面积占比，进而获得各矿物重量占比和分布。本发明能够利用扫描电镜矿物分析技术对复杂成份样品中含轻元素矿物的面分布和含量进行精确定量表征。

技术领域

本发明属于材料分析领域，具体涉及了一种复杂成分样品含轻元素矿物的定量识别方法、系统和设备。

背景技术

扫描电镜矿物分析技术是目前获取矿物成分、含量和分布信息的主流技术，主要是通过获取矿物的X特征射线谱图信息，与已有数据库进行比对得到测试结果。而元素种类和浓度是确定矿物种类的基本信息。由于轻元素（这里特指B以及B之前的元素）特征X射线产额低、能量低，导致这些元素无法被能谱仪检测到，或者检测到的谱峰低且形状不规则。这就造成了如果样品成分复杂，且已知含有在元素种类上仅相差轻元素的两种矿物，则无法利用扫描电镜矿物分析技术进行这两种矿物的识别和定量。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有扫描电镜矿物分析技术无法区分和定量识别复杂成分样品中已知含有的在元素种类上仅相差轻元素的两种矿物的问题，本发明提供了一种复杂成分样品含轻元素矿物的定量识别方法，所述方法包括：

步骤S100，获取待识别矿物样品，经过氩离子抛光后进行背散射电子信号图像采集，获得背散射电子信号图像；所述背散射电子信号包含多个灰度区域；

步骤S200，基于所述待识别矿物样品，获取背散射电子信号图像视域，在所述背散射电子信号图像视域进行X射线能谱采集，获得X射线能谱图；

步骤S300，将所述X射线能谱图与矿物谱图库进行比对，获得初分类矿物成分和初分类面积百分比数据；

步骤S400，基于所述初分类矿物成分数据，在背散射电子信号图像中按矿物种类对灰度区域赋予颜色，将无法利用X射线能谱区分的、在元素种类上仅相差轻元素的两种矿物统一标记为系列A，将系列A的灰度区域赋予指定颜色，将不属于系列A的所有矿物标记为系列B，将系列B的所有灰度区域赋予另一指定颜色，获得初分类矿物分布图像；

步骤S500，将所述初分类矿物分布图像与所述背散射电子信号图像的分辨率调整一致，并将所述初分类矿物分布图像调整透明度后叠合在背散射电子信号图上，提取系列A矿物整体分布图，再分别提取含轻元素矿物的分布图像和不含轻元素矿物的分布图像；

步骤S600，基于所述含轻元素矿物的分布图和不含轻元素矿物的分布图像，通过图像处理软件，获得含轻元素矿物的像素数量和不含轻元素矿物的像素数量，进而计算含轻元素矿物的面积占比和不含轻元素矿物的面积占比，从而获得所有矿物的面积百分比数据；

步骤S700，基于所述所有矿物的面积百分比数据，结合矿物的密度，计算所有矿物的重量占比，进而获得含轻元素矿物的重量占比和不含轻元素矿物的重量占比。

在一些优选的实施方式中，所述待识别矿物样品为砂岩、页岩、碳酸盐岩、变质岩、火山岩和陨石中的任意一种；

所述矿物样品为微米级到厘米级的块状样品或粉末状样品；

所述粉末状样品为用树脂镶嵌包埋的样品。

在一些优选的实施方式中，获取待识别矿物样品后可选择镀膜处理或涂抹导电胶液处理；

所述镀膜处理采用碳膜或金膜，镀膜厚度采用5~15nm；

所述涂抹导电胶液处理，具体为将导电胶液在样品侧面涂抹。