КЕМСКАН

QEMSCAN — это название интегрированной автоматизированной системы минералогии и петрографии , обеспечивающей количественный анализ минералов , горных пород и искусственных материалов. QEMSCAN — это аббревиатура, обозначающая количественную оценку минералов с помощью сканирующей электронной микроскопии , и зарегистрированная торговая марка, принадлежащая компании FEI с 2009 года. До 2009 года QEMSCAN продавалась компанией LEO, совместной собственностью Leica и ZEISS. Интегрированная система включает в себя сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) с большой камерой для образцов, до четырех детекторов энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) на легких элементах и ​​фирменное программное обеспечение, управляющее автоматическим сбором данных. Автономный программный пакет iDiscover обеспечивает функции обработки данных и составления отчетов.

Идентификация и количественная оценка минералов

Изображение QEMSCAN речного песчаника, размер сетки = 500 мкм.

QEMSCAN создает карты фазовой сборки поверхности образца, сканированной пучком ускоренных электронов высокой энергии по заранее заданному шаблону растрового сканирования . Генерируются энергодисперсионные рентгеновские спектры малого счета (EDX) и предоставляют информацию об элементном составе в каждой точке измерения. Элементный состав в сочетании с яркостью обратных рассеянных электронов (BSE) и информацией о скорости счета рентгеновских лучей преобразуется в минеральные фазы. ^[1] Данные QEMSCAN включают валовую минералогию и расчетные химические анализы. Путем картирования поверхности образца можно рассчитать, визуализировать и представить в цифровом виде текстурные свойства и контекстную информацию, такую ​​как размер и форма частиц и минеральных зерен , минеральные ассоциации, высвобождение минералов, поведение элементов , пористость и плотность матрицы . Возможности обработки данных включают объединение нескольких фаз в минеральные группы, разрешение смешанных спектров (обработка граничных фаз), фильтрацию на основе изображений и классификацию на основе частиц. Количественные отчеты могут быть созданы для любого выбранного количества образцов, отдельных частиц и классов частиц, имеющих схожие композиционные и/или текстурные характеристики, такие как размерные фракции или типы пород.

Типы и подготовка проб

QEMSCAN обычно используется для анализа пород и рудообразующих минералов. Требования к подготовке проб включают ровную сухую поверхность образца, покрытую тонким электропроводящим слоем (например, углерода). Образец должен быть стабильным в условиях высокого вакуума и электронного луча, обычно от 15 до 25 кВ. Обычные типы образцов включают пропитанные смолой блоки бурового шлама и руды толщиной 30 мм , тонкие срезы бурового керна и горных пород , а также образцы почвы . Очень мелкие частицы, такие как атмосферная пыль, были измерены на угольной ленте или фильтровальной бумаге. Образцы угля обычно помещаются в карнаубский воск , что обеспечивает достаточный контраст, позволяющий отделить образец от среды крепления и последующее измерение содержания угля и мацералов .

Программный пакет

QEMSCAN состоит из фирменного программного пакета iDiscover , который состоит из четырех программных модулей:

1. Datastore Explorer — модуль управления данными
2. iMeasure - измерительный модуль, контроль СЭМ и ЭЦП
3. iExplorer - инструменты обработки и классификации данных, управление базой данных о минералах, отчеты
4. Редактор SIP - протокол идентификации фаз

Режимы измерения

QEMSCAN состоит из пяти настраиваемых режимов измерения:

1. Объемный минералогический анализ БМА
2. Минералогический анализ частиц ПМА
3. SMS- поиск конкретного минерала
4. ТМС поиск микроэлементов
5. Режим изображения поверхности Field Image

Приложения

Измерения QEMSCAN могут применяться для количественной оценки минеральных свойств горных пород , продуктов выветривания , таких как реголит и почвы , а также большинства искусственных материалов. В результате он имеет коммерческое и научное применение в горнодобывающей промышленности и переработке полезных ископаемых ; ^[2] Нефтедобывающая промышленность ; ^[3] уголь ; ^[4] науки об окружающей среде ;, ^{[5] [6]} судебно-медицинская экспертиза ; ^[7] археология ; ^[8] агробизнес ; Искусственная среда и планетарная геология . ^[9]

История

• 1970-е годы CSIRO Australia разработала способ автоматического использования технологии энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и сканирующего электронного микроскопа для точного изображения и идентификации минералов в образцах руды. ^[10] Эта технология стала запатентованной и известна как QEM*SEM (количественная оценка минералов с помощью сканирующей электронной микроскопии).
• 1980-е годы Новые цифровые аппаратные и программные разработки CSIRO позволили автоматически анализировать несколько образцов, создавать изображения частиц, из которых можно извлечь и количественно оценить минералогию, текстуру и металлургические параметры.
• 1990-е годы Представлены рентгеновские детекторы на легких элементах , улучшающие идентификацию минералов. Центр минеральных исследований имени Юлиуса Крутчнитта при Университете Квинсленда разрабатывает экспертное программное обеспечение «Анализатор высвобождения минералов» (MLA).
• 2001 CSIRO объявляет о намерении коммерциализировать QEMSCAN.
• 2003 Основана компания Intellection Pty Ltd. для разработки, продвижения и продажи технологических решений QEMSCAN ^{[ модное слово ]} на базе сканирующего электронного микроскопа ZEISS EVO.
• 2009 Компания FEI объявляет о приобретении отдельных активов у Intellection Pty Ltd., включая технологию QEMSCAN.
• 2010, июнь. Ammtec завершает первый анализ «на месте», используя QEMSCAN серии «R», на площадке бурения нефтяных скважин на Суматре, Род-Айленд.[1]
• 1 сентября 2010 г. пресс-релиз о версии 5.0 программного обеспечения iDiscover, включающей новую систему спектрального анализа, способную идентифицировать 72 элемента для улучшения распознавания сложного минерального состава.
• 15 ноября 2010 г. пресс-релиз о запуске нового веб-сайта, посвященного решениям автоматизированной минералогии QEMSCAN и MLA ^{[ модное слово ]} для природных ресурсов.
• Пресс-релиз от 19 октября 2011 г. о внедрении аналитического решения QEMSCAN WellSite ^{[ модное слово ]} , испытанного в полевых условиях на наземных и морских нефтяных платформах в сотрудничестве с поставщиками услуг бурового бурения и нефтегазовыми компаниями, включая Halliburton , Oil Search Limited и Maersk .
• 2015 г. Прекращается разработка QEMSCAN.

Рекомендации

1. Готлиб П., Уилки Г., Сазерленд Д., Хо-Тан Э., Сазерс С., Перера К., Дженкинс Б., Спенсер С., Батчер А., Рейнер, Дж. 2000. Использование количественной электронной микроскопии в технологических минералогических целях. JOM — Журнал Общества минералов, металлов и материалов , 52 , 4, 24-25. дои : 10.1007/s11837-000-0126-9
2. Гудолл, В.Р., Скейлз, П.Дж., Батчер, А.Р. 2005. Использование QEMSCAN и диагностического выщелачивания для характеристики видимого золота в сложных рудах. Minerals Engineering , 18 , 8, 877-886 doi:10.1016/j.mineng.2005.01.018
3. Фрелих, С., Редферн, Дж., Петитпьер, Л., Дж. Д. Маршалл, М. Пауэр, Греч, П. 2010. Диагенетическая эволюция врезанных русловых песчаников: значение для характеристики коллектора формации Марар нижнего карбона, бассейн Гадамес, Западная Ливия. Журнал нефтяной геологии , 33 ; 3-18. абстрактный
4. Лю, Ю., Гупта, Р., Шарма, А., Уолл, Т., Батчер, А., Миллер, Г., Готлиб, П., Френч, Д. 2005. Характеристика ассоциации минерального вещества и органического вещества с помощью QEMSCAN и приложения при использовании угля. Топливо , 84 , 10, 1259–1267. doi :10.1016/j.fuel.2004.07.015
5. Хаберлах, Д., Уильямс, MAJ, Халверсон, Г., Хрстка, Т., Батчер, А.Р., МакТейнш, Г.Х., Хилл, С.М., Глэсби, П. 2010. Лёсс и наводнения: мультипрокси-данные высокого разрешения Отложение стоячей воды последнего ледникового максимума (LGM) в хребте Флиндерс в полузасушливой Южной Австралии. Четвертичные научные обзоры , 29 , 19–20, 2673–2693. doi :10.1016/j.quascirev.2010.04.014
6. Хаберлах, Д., Стронг, К., Пирри, Д., Роллинсон, Г.К., Готлиб, П., Бота, WSK, Батчер, А.Р. 2011. Приложения автоматизированной петрографии в четвертичной науке. Четвертичная Австралазия , 28(2) , 3–12
7. Пирри, Д., Пауэр, М.Р., Роллинсон, Г.К., Уилтшир, П.Э.Дж., Ньюберри, Дж., Кэмпбелл, Х.Э. 2005. Автоматический анализ минералов SEM-EDS (QEMSCAN) в судебно-медицинских исследованиях почвы: проверка инструментальной воспроизводимости. В: К. Ритц и др. (ред.) Криминалистика и экологическая экспертиза почвы , 84 , 10, 411-430, Springer Science doi: 10.1007/978-1-4020-9204-6_26
8. Кнаппетт, К., Пирри, Д., Пауэр, М.Р., Николакопулу, И., Хилдич, Дж., Роллинсон, Г.К. 2005. Минералогический анализ и происхождение древней керамики с использованием автоматического анализа SEM-EDS (QEMSCAN): пилотное исследование. на LB I керамика из Акротири, Тера. Журнал археологических наук , в печати , doi : 10.1016/j.jas.2010.08.022.
9. Шредер, К.М., Рикман, Д., Штезер, Д., Вентворт, С.Дж., Бота, ПВСК, Батчер, А.Р., Маккей, Д., Хорш, Х., Бенедикт, А., Готлиб, П. 2008. Анализ Образцы лунного высокогорного реголита из ядра привода Аполлона-16 64001/2 и имитаторы лунного реголита - расширяющаяся сравнительная база данных. Технический отчет НАСА , аннотация MSFC-2144
10. Фрост, М.Т., О'Хара, К., Саддаби, П., Грант, Г., Рид, А.Ф., Уилсон, А.Ф., Зейдервик, М. 1977. Описание двух автоматизированных систем управления электронным микрозондом. Рентгеновская спектрометрия , 5 , 4, 180-187. дои : 10.1002/xrs.1300050403

Внешние ссылки

• Ресурсы по автоматизированной минералогии — онлайн-хранилище журнальных статей, тезисов конференций, опубликованных отчетов и тезисов по автоматизированным приложениям минералогии и петрографии на основе SEM-EDS.