此前，嫦娥五號(hào)返回?cái)y帶的月壤樣品引起了廣大科研人員的廣泛關(guān)注。中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李金華研究員團(tuán)隊(duì)對(duì)嫦娥五號(hào)（CE-5）月壤樣品中微米級(jí)顆粒中的鈦鐵礦開展了深入細(xì)致的原位微區(qū)分析，提出了一種無(wú)損快速鑒定和定量分析的全新表征方案（圖1）。相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際光譜學(xué)專業(yè)期刊《Atomic Spectroscopy》“Microanalytical Techniques for Extraterrestrial Samples (Part II)” 專輯（Atomic Spectroscopy,2022,43,284?291.）。

圖1月壤顆粒中的鈦鐵礦的無(wú)損表征方案

圖2 微區(qū)XRF對(duì)CE-5月球土壤樣品中P15和P17顆粒的元素分布表征。P15 (a)和P17 (b)粒子的多元素圖(藍(lán)色- Ti和黃色=Fe)。相應(yīng)鈦鐵礦顆粒的立體顯微照片顯示在右上角。(c)鈦鐵礦顆粒的歸一化uXRF光譜(P15，黑色;P17,紅色)。

      鈦鐵礦(FeTiO3)是月球巖漿早期結(jié)晶產(chǎn)物，是月海玄武巖中含量豐富的氧化物礦物, 也是主要的含鈦礦物。作為是一種重要的月球資源，它不但能夠用于氦氣和氧氣的產(chǎn)生，也可以作為鐵、鈦和氧的主要來(lái)源， 為未來(lái)月球基地的建立提供保障。不同于早期阿波羅號(hào)采集的月壤樣品，嫦娥五號(hào)月壤樣品來(lái)自月球風(fēng)暴洋東北部，屬于人類從未“踏足”的中緯度地區(qū)，根據(jù)已有研究報(bào)道其含有較低含量的Ti。因此，從月海玄武巖中鑒定和定量鈦鐵礦對(duì)于更好地了解月球地質(zhì)過(guò)程和開發(fā)月球資源至關(guān)重要。

      在該研究中作者首先通過(guò)使用布魯克微區(qū)XRF M4 TORNADO Plus對(duì)樣品陣列進(jìn)行無(wú)損快速掃描分析，獲得所有顆粒的化學(xué)元素及其分布圖像。結(jié)合M4基本參數(shù)法獲得的半定量分析結(jié)果，挑選出兩個(gè)代表性的含鈦顆粒（P15和P17）， 如圖2所示。

      作者還將含鈦顆粒微區(qū)XRF半定量結(jié)果與3D XRM分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，兩種方法獲得的鈦鐵礦含量結(jié)果相近，有著很好的一致性（表1）。

表1 P15和P17鈦鐵礦顆粒M4 TORNADO 半定量分析結(jié)果

       綜上， 微區(qū)XRF在諸如月壤等珍貴地質(zhì)樣品的成分分析中，其強(qiáng)大的面掃描功能能夠在無(wú)損、樣品無(wú)制備的情況下，快速獲得顆粒樣品中各元素的分布情況并且能夠給出準(zhǔn)確可靠的定量、半定量結(jié)果， 為樣品后續(xù)的分析奠定重要基礎(chǔ)。

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[原文]

C. Q. Zhang and J.-H. Li, Non-destructive identification and quantification of ilmenite from a single particle of the CE-5 lunar soil sample, Atomic Spectroscopy, 2022, 43, 284?291.

微區(qū)X射線熒光光譜儀

M4 TORNADO 是使用小光斑微區(qū) X 射線熒光進(jìn)行樣品表征的設(shè)備。其測(cè)量結(jié)果能夠提供樣品的相關(guān)成分和元素分布的信息，甚至樣品表面下元素分布信息。Bruker微區(qū)X射線光譜儀經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可對(duì)任何類型的樣品的點(diǎn)、線和二維區(qū)域掃描（Mapping）進(jìn)行高速分析; 樣品類型可為固態(tài)，液態(tài)，顆粒等。M4 TORNADO 整合了一套強(qiáng)大分析功能，可在微米尺度內(nèi)對(duì)樣品的元素分布情況定性以及定量分析。