超輕元素Be  

浙江大學饒燦教授團隊利用島津電子探針EPMA-1720H對各種鈹礦物進行原位分析，探索定量分析的理想條件，精準分析了羥硅鈹石、硅鈹石和綠柱石等鈹礦物。鈹的電子探針精確分析不僅可以深入了解鈹的賦存形式，發展鈹的成礦理論，也有利于系統認識鈹的礦物地球化學性質，相關研究成果發表在《科學通報》上。

超級金屬-鈹

鈹是一種“戰略關鍵金屬”，被譽為“超級金屬”、 “金屬”、 “空間金屬”、 “核子堆保護神”，鈹在國防和科技中的應用具有不可替代的地位。地學研究領域，鈹的準確定量測試對礦物工藝學研究、礦床成因解釋、礦產資源評價以及地質過程的推演具有極其重要的意義。

鈹測試的難點

鈹的研究和利用都具有重要的現實意義，但其原位精確地電子探針分析一直是地球科學領域的難題。

1、高次線的干擾

“對于常見的鈹礦物如綠柱石和硅鈹石或羥硅鈹石，Si 元素的高次線可能對 Be 的 Kα 線有干擾”；

2、特征X射線峰位偏移

“相對于金屬鈹(峰位 11.4 nm)，其它鈹礦物的峰位均出現了不同程度右移現象，其中鈹的硅酸鹽和氧化物的峰位均在 12.0 nm 左右，而鈹的硼酸鹽礦物(Hambergite 和孟憲民石)的峰位右移較小，在 11.6 nm 左右。”

3、受基體吸收影響很大

“綠柱石(13.96 wt.% BeO)、孟憲民石(4.30 wt.% BeO)、羥硅鈹石(42.00wt.% BeO)、 Hambergite (53.00 wt.% BeO)、 Bromellite (100.00 wt.% BeO)對應的峰位強度分別為 350 cps、 480 cps、700 cps、2300 cps 和1100 cps，而金屬鈹的峰強高，為70350cps。”

各種鈹礦物中 Be 的狀態分析（圖源：參考文獻）

解決方案

島津電子探針EPMA-1720H

1、測試的過程選擇PHA過濾高次線的干擾影響；

2、分別確定鈹礦物中 Be 的特征峰位、合適的背景扣除（BG+和BG-），盡可能選擇相同或相似的鈹礦物標樣；

3、根據需要延長測試時間50-100 s 之間。由于基體效應對超輕元素測試的影響很大，選擇配置52.5°高位特征X射線取出角，以及具有高靈敏度的全聚焦晶體的電子探針EPMA儀器，可以保證高精度的測試。

結 論

1.優化了鈹的分析條件：加速電壓為 12 kV、無水鈹礦物的分析束流為 100-200 nA、含水鈹礦物的分析束流為 50-100 nA、需要選擇PHA過濾高次線的干擾；

2.使用上述條件，定量分析了幾類主要鈹礦物，包括羥硅鈹石、硅鈹石和綠柱石，均獲得了很好的測試結果；

3.同時探討了鈹定量分析的技術問題，如鈹的特征 X 射線峰形較平坦、強度不高和發生右移等現象。

 用戶聲音 

我國本身鈹資源較為匱乏，對外依存度達到80%以上。自然界已發現的含鈹礦物約120余種，如綠柱石、磷鈹鈣石、硅鈹石等。Be作為一種超輕元素，由于其特征能量弱、易吸收等原因，其微區原位定量測試非常困難。島津電子探針的分辨率和靈敏度很高，常規元素的峰形都非常尖銳，對于超輕元素能夠很好地檢出，這也給含鈹礦物的測試帶來了很大的機遇和挑戰。2019年年底，饒教授在昆明舉行的島津電子探針用戶會上，專門就這方面的分析做了報告分享，引起了與會者的關注和熱烈討論。

浙江大學饒燦教授

參考文獻

吳潤秋, 饒燦, 王琪. 關鍵金屬鈹的電子探針分析[J].科學通報. DOI:10.1360/TB-2020-0082。

撰稿人：趙同新、崔會杰