陰極發光是由電子束轟擊樣品時產生的可見光，不同礦物由於含有不同的激活劑元素而產生不同的陰極發光，用來激發並產生陰極發光的裝置叫做陰極發光裝置，把這種陰極發光裝置裝在顯微鏡上則成為陰極發光顯微鏡。陰極發光顯微鏡可以廣泛地套用於岩石、礦物的鑑定以及成岩作用的研究。
基本介紹
- 中文名：陰極發光顯微鏡
- 外文名：cathodo luminescence microscope
- 學科：岩礦分析與鑑定
- 作用：區分碎屑相和成岩相
- 簡稱：CLM
- 組成：光學顯微鏡，電子槍等
工作原理,儀器組成,樣品製備要求,套用,
工作原理
根據激發源不同，晶體發光的原因有多種。任何物質吸收了外加能量，都會由於能量增加而處於不穩定狀態，並有自然放出能量的趨勢。如果這些能量以光的形式放出，這就是發光現象，發光時間僅限於激發時間的發光稱螢光，在激發停止後還繼續發光的稱為磷光；用強大的交變電場激發的稱為電致發光，用可見光、紅外光、紫外光、X光來激發的稱為光致發光，由陰極射線管發出的加速高能電子束激發的稱為陰極發光。陰極發光也屬於螢光的一種，因為只有在激發時，發光體才發光。此外還有熱發光、化學能、高能粒子激發而發光等。
引起礦物發光的因素有以下幾種情況：
1、礦物的基本成分引起發光。
2、由於類質同象元素引起發光。類質同象元素在晶體中為不穩定狀態，當授能量給這種晶體時，晶體就會發光。
3、由於礦物的晶體結構變化而引起的發光，這主要是礦物受應力作用之後，使晶體格架發生變形而引起發光。
4、是礦物受到輻射源輻射之後，在可見光、紫外光下可以發光．或在加熱條件下也可以發光。
儀器組成
陰極發光顯微鏡共由五大部分組成：
1、光學顯微鏡。
2、電子槍，是冷陰極電子槍，由陰極和陽極組成，電子通過聚焦線圈進入到樣品室。
3、樣品室，是裝在顯微鏡物台上的真空室，放樣品的地方。
4、控制系統，包括電路部份、真空監測、電壓和束流讀數及聚焦系統等。
5、真空系統，主要是保障樣品室和電子槍的真空需要。
樣品製備要求
陰極發光顯微鏡所用的薄片與偏光顯微鏡用的薄片要求不同，根據我們的實驗情況，歸納如下：
1、不蓋片
岩石薄片上的岩石要在電子束的直接作用下才能發光，電子束的穿透能力有限，如果薄片上有蓋片會足以阻礙電子束對岩石的直接作用，電子束不能穿透蓋片，這時的發光顏色是蓋片的發光顏色，所以陰極發光顯微鏡用的岩石薄片不能有蓋片。
2、拋光
為保證電子束能順利打到岩石薄片上，薄片採取不蓋片的措施，但岩石薄片磨好之後表面是粗糙的，對發光和照相效果都有很大的影響，為解決這一問題，對岩石薄片要進行拋光處理。拋光有兩種情況，一種是岩片底面和頂面都要拋光，這樣利於觀察和照相，但會給製片工作增加困難；另一種情況是岩片的頂面拋光，只拋一面對製片來說就比較簡單一些，目前都是採用一面拋光的方法。
3、厚度
陰極發光顯微鏡用的岩石薄片除要適合透射光的觀察外，更要適合陰極發光顯微鏡本身的要求，電子束有一定的溫度，打到岩石薄片上之後可以使岩片碎裂，為此岩片的厚度需要加厚，防止被電子束打碎，但在進行陰極發光觀察的同時還要進行偏光觀察，岩石薄片的厚度要適合兩種要求，經實驗結果把厚度定為0.04mm左右。
4、粘片膠
用陰極發光顯微鏡來研究岩石，主要是根據岩石中的礦物發光顏色和強度來研究一系列問題，礦物的發光顏色很複雜，為能正確判斷問題，在岩石薄片中除礦物外，不能有其他發光物質來干擾，不然就無法分清那些是礦物發光，哪些是其他物質包括膠在內所發的光了，為此粘片用的膠要求是不發光的膠，這樣在電子束斑作用下，所見到的發光顏色都是礦物的發光顏色。
5、洗油
油砂中含油，油在電子柬溫度作用下會被烤焦，這樣薄片就會被破壞，也無法進行觀察，在烤焦的同時又會污染儀器，所以要在陰極發光顯微鏡下觀察油砂，首先要把油經過處理之後。再按要求製成岩石薄片進行觀察。
與偏光顯微鏡所用岩石薄片的製備方法對比套用
1、鑑定礦物
（1）鑑別碳酸鹽中幾種常見的礦物
不同的碳酸鹽礦物其發光顏色不同，如方解石發橙黃色、桔紅色光，少數發藍色光；鐵方解石則在方解石發光基礎上發光較暗，可到近於不發光的程度；白雲石發光為橙紅色、淡紫（粉）紅色；鐵白雲石不發光。碳酸鹽礦物發光是因為含有激活劑錳、鍶等稀有元素，而二價鐵（Fe2+）作為猝滅劑是抑制發光的。在方解石及白雲石中由於含鐵量的不同，對發光有著直接的影響，所以可以根據發光明暗的程度區分鐵白雲石及含鐵白雲石。
（2）鑑別碎屑岩中的常見礦物
碎屑岩中常見的礦物主要是石英和長石。
石英的發光顏色有三種：①區域變質岩中的高溫石英和低級變質岩中的低溫石英一般發棕色光。區域變質岩中的高溫石英形成時冷卻較慢。②發藍紫色光的石英也是高溫石英，但這種高溫石英形成時冷卻速度較快，多為火山岩、深成岩及接觸變質岩石英。③自生的石英一般不發光。
長石的發光顏色有以下幾種：藍色光、黃綠色光、紅色光，自生的長石不發光。
2、對砂岩中石英顆粒在成岩過程中的次生變化的研究
隨著成岩作用的不斷加深，石英會產生一系列的次生變化。由於陸源石英與成岩過程中的自生石英發光特徵不同，這樣，在陰極發光顯微鏡下就可以對自生石英的形態、發育程度和成岩作用進行研究。
3、對晶體的生長環帶及膠結物世代的研究
在晶體生長過程中，由於流體中存在的離子不同，因此形成了發光顏色不同的生長環帶。通過研究晶體或膠結物環帶的變化同樣可以了解岩石在成岩過程中其流體化學性質的變化，可以推斷成岩環境。
4、恢復原岩結構
岩石在成岩過程中會發生一系列變化，如生物化石的重結晶、白雲岩的去白雲化、顆粒被膠結物交代等，可以利用陰極發光顯微鏡觀察殘餘或變余結構恢復原來的結構。
5、對微裂縫的研究
研究岩石裂縫是儲層研究的重要組成部分，但由於成岩作用的改造有許多裂縫已觀察不清，通過陰極發光顯微鏡能夠清楚地觀察裂縫的大小、寬度和充填情況，另外對多組裂縫相互之間的交叉切割關係、形成順序均可進行研究。
