Petrologie a mineralogie

Výzkum mineralogických a petrografických vzorků pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM) je dnes v geologickém výzkumu samozřejmostí. Na rozdíl od běžně používané optické mikroskopie ovšem nabízí mnohem vyšší rozlišení a možnost studia detailních texturních vztahů mezi minerálními zrny. Analytická schopnost SEM má díky tomu mnohem širší potenciál, protože interakce mezi elektronovým paprskem a pevnou hmotou vytváří několik velmi užitečných informačních výstupů. Mezi nejdůležitější z nich patří zpětně rozptýlené elektrony (BSE), sekundární elektrony (SE), charakteristické rentgenové paprsky a světelné fotony.

Dendritické krystaly ryzího stříbra

• Intenzita zpětně odražených elektronů je přímo úměrná průměrnému atomovému číslu pozorovaných fází a používá se tak nejen pro zobrazování, ale také pro rozlišování jednotlivých minerálních zrn a identifikaci jejich případné chemické zonality. Materiálová rozlišovací schopnost se může pohybovat až na hranici 0,1 atomového čísla. Zpětně odražený elektronový signál umožňuje uživateli sledovat zonaci v minerálních fázích a najít optimální body pro mikroanalýzu. Podobně jej lze použít k vizualizaci a vyhledání konkrétních fází obsahujících těžké prvky. To je zvláště důležité při hledání velmi vzácných a cenných fází, které obecně tvoří malá zrna, například minerály skupiny zlata a platiny. Rozdíly v intenzitě BSE lze také použít k identifikaci variabilní orientace jednotlivých zrn stejného minerálu.
• Sekundární elektrony se nejčastěji využívají k pozorování morfologie trojrozměrných vzorků. V porovnání s BSE mají vysoké prostorové rozlišení, velkou hloubku ostrosti a jsou méně citlivé na rozdíly v atomovém čísle pozorovaného materiálu.
• Charakteristické rentgenové paprsky jsou nejdůležitějším výstupem interakce elektronového paprsku se zkoumaným vzorkem, protože se používají k identifikaci fází na základě jejich chemického složení. Tuto schopnost lze použít pro interaktivní kvalitativní identifikaci minerálů a také pro jejich charakterizaci s využitím kvantitativní prvkové analýzy. K tomuto účelu se používají speciální EDS detektory, které mohou být buďto ovládány přímo ze SW ovládajícího mikroskop (Essence EDS), nebo jsou dodávány třetími stranami.
• Světelné fotony jsou také užitečným produktem interakce elektronový paprsek–vzorek. Tento jev je známý jako katodoluminiscence (CL) a jednotlivé minerály se liší barvou a intenzitou vyzařovaného světla. Barvu CL lze použít k rozlišení běžných horninotvorných minerálů, například živců nebo karbonátů. CL je také velmi citlivý na rozdíly v obsazích určitých stopových prvků a strukturní defekty v některých minerálech. Tyto efekty lze pozorovat pomocí panchromatických (černobílých) nebo barevných CL detektorů. TESCAN vyrábí panchromatické detektory a čtyřkanálový kombinovaný panchromatický a barevný detektor – Rainbow CL. K dispozici je také kombinované řešení pro současné pořizování BSE a CL obrazů.