Apreo扫描电镜在砂岩中的应用

砂岩是一种沉积岩，主要由各种砂粒胶结而成的；砂岩是源区岩石经风化、剥蚀、搬运在盆地中堆积形成。岩石有碎屑和填隙物两部分构成，碎屑常见矿物：石英、长石、白云母、方解石、黏土矿物，绿泥石等。填隙物包括胶结物和碎屑杂基两种组分。

对同一晶面而言，在某些入射方向，电子被散射的几率较大（相当于禁道），而在另一些入射方向，电子被散射的几率较小（相当于通道），这种现象称为电子通道效应。

砂岩岩心样品直接敲断，露出新鲜的断口，并用Apreo 2场发射扫描电子显微镜观察其断口。从下图中可以看出砂岩断口含有六角形晶柱的石英，且石英之间有粒间孔，粒间孔之间填充有片状绿泥石和书页状高岭石。

将砂岩样品冷镶嵌、磨抛至抛光态，扫描电镜及牛津能谱观察。从下图砂岩抛光态结果来看，主要由石英组成，粒间孔隙的填充主要为片状绿泥石及书页状高岭石，偶见柳叶状水/白云母。

想要观察整个砂岩中粒间孔的分布，我们利用Maps拼图功能，得到HFW≈1.6cm的视图，从视图中可以看到，颜色较深的区域都是粒间孔，有的粒间孔充填高岭石及绿泥石，少量水/白云母。

主要结论

1、样品为中粗粒长石石英砂岩；

2、主要矿物为石英、斜长石、钾长石，偶见锆石、帘石、磷灰石、金红石、石榴子石等副矿物；

3、颗粒间胶结物为黏土矿物，其中以发育书页状高岭石、叶片状绿泥石为明显特征，偶见柳叶状水/白云母；

4、粒间空隙发育，为油气储藏运移提供了空间；

从移动设备到交通工具，电池已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。随着我们努力地通过使用电动节能汽车和可持续能源来减少我们对地球的影响，新的改良的电池技术至关重要。

与其它商用电池技术相比，锂离子电池具有卓 越的能量和功率密度性能，是高效的储能设备。目前，锂离子在越来越多的应用中得到广泛运用，例如智能手机和电动汽车。

然而， 一些新闻报道的案例表明，锂电池在流行电子产品使用中发生爆炸，引发了重大召回事件。智能手机中的锂离子电池在飞行过程中引起火灾后，整个航空旅行行业都采用了新的安全法规。也有一些案例表明，电动汽车中的电池起火燃烧，非常难以熄灭而且容易复燃。

目前的技术大多采用液体电解质，因此为了提升电池的安全性能，下一阶段将会重 点研究固态锂电池。固态锂电池可以帮助解决两个关键问题：

1. 提供更大的能量密度

2. 提供更安全的产品

分析锂电池材料的主要挑战是它们在空气中非常活泼。在固态锂电池的研发过程中，必须保护样品在制备和分析过程中不与环境发生反应，氩气环境可防止锂与氧气、氮气或水反应。

飞纳手套箱版扫描电镜 Phenom Ar-C 是唯 一可以完全放置在充满氩气环境的手套箱内的台式扫描电子显微镜，允许研究人员对空气敏感的锂电池样品进行研究。

通常，当把样品从手套箱转移到扫描电镜时，由于暴露在水、氧气或氮气中，样品会发生改变。 如果将扫描电镜放置于氩气手套箱内，由于样品和扫描电镜分析处于同一环境中，既可以保护样品，工作流程也会快得多。

然而，尽管锂不与氩气发生反应，但在氩气环境下的研究仍然存在着一些挑战。

扫描电子显微镜使用 15000 伏特（甚至更高）的高加速电压。在没有适当预防措施的情况下，在氩环境中使用如此高的电压可能会由于氩气的低击穿电压而导致火花，最 终将损坏 SEM 内部的电子器件。为了避免这个问题，Phenom Ar-C 手套箱版台式扫描电镜采用专 利的保护技术，为表征空气敏感的电池样品提供了一个受保护的环境。

优势

通过在手套箱中使用 Phenom Ar-C，您可以在该手套箱中同时进行样品制备和 SEM/EDS 分析。这不仅使样品制备、成像和分析过程变得快速，还意味着锂样品可以持续受到氩气环境的保护。因此，您可以在样品转移到其它研究设备之前对样品进行研究或预筛选。虽然使用了厚手套，但样品台的操作非常简单。此外，该系统在没有干预的情况下，长寿命的 CeB6 灯丝可以使用数千小时。

传统方法与 Phenom Ar-C 手套箱版台式扫描电镜对比

锂金属作为锂电池的阳极材料

优势:

• 高比能量

• 高比功率

挑战：

• 安全性

• 容量

扫描电镜用于锂金属研究，有助于研究人员了解 Li 的工作原理，以开发新的方法提高性能。

锂金属的优势与挑战

案例

在充满氩气的手套箱内使用 Phenom Ar-C 飞纳台式电镜，获得的锂枝晶扫描电镜（SEM）图像。下图是横截面样品，可以看出飞纳电镜的超景深可以清晰观测样品。