BEX成像：深度解析地质样品的多尺度结构

06^th October 2023 | Author: Matt Hiscock

高难度的分析需求：兼顾微观细节和宏观结构 

与众多地质材料相似，海底结核具有多尺度的复杂结构。为了深入理解它们的形成过程及地点，有必要通过光学或电子成像观察其宏观、微观结构以及结构与成分之间的关系。然而，在分析海底结核（以及许多其他地质材料）时，这一需求遇到了一个挑战，我们通常在高倍率下成像观察微观结构，在低倍率下成像观察整个样品，把握其宏观结构。

高效的成像解决方案：BEX成像技术的应用 

在扫描电子显微镜（SEM）中开始分析地质样品时，对样品中的主要和次要成分及其分布进行初步分析是基础需求。如果采集区域内不同部分的平均原子序数接近，即使成分不同，在背散射电子图像（BSE）中也会呈现相近的灰度。因此，仅采集样品的电子图像无法完全区分不同的相。

图1 锰结节样品中的元素识别，单个元素图谱显示在界面右上角，元素叠加分布图显示在左侧。

使用Unity探测器的BEX成像可以很好地解决这一问题，它能够同时获取BSE和X射线信息。Unity处理信号的能力非常强，能够进行X射线与BSE成像。移动样品时，BEX成像会实时地识别元素并显示出来（如图1所示）n样测试人员就可以快速判断样品中的元素种类和分布情况。

Unity界面上同样可以使用图像导航功能。使用手机拍摄的光学照片与电镜图像关联之后，样品的导航就变得特别容易。用户在此图像上双击感兴趣的区域，样品导航功能就会将该点移动到电镜的当前视场中，从而将宏观与微观关联起来。该功能还可以精确地记录观察过的位置以及该位置的成分信息，从而确保不会遗漏关键点。

在小区域内对样本有了基本了解之后，就可以转向更大范围的分析，以便更深入地了解宏观和微观结构之间的关系。这一愿望可以使用Unity的全景来轻松实现。

详尽的成像结果展示：大面积BEX图像分析 

图2：使用全景模式设置大面积BEX成像的范围

在用于导航的图像上拖动鼠标定义一个大面积BEX分析的范围（如图2所示）。单击“开始”后，Unity自动运行大面积BEX分析。在此期间同时获取BSE和X射线信息。使用Unity进行大面积BEX成像有两个主要优势：一是Unity的计数率远高于传统EDS，每个视野数据收集时间大大减少。

其次，BSE图像和X射线信号是同步而不是传统的先后采集的，进一步节省了时间。虽然每个视野可能节省了几秒钟的BSE图像采集时间，但考虑到大面积成像通常由数千个视野组成，仅从该因素考虑，节省的时间就可能达到数小时，整体采集效率提高10倍甚至更多。

图3 深海锰结核的高倍率大面积BEX图像，包含1288个视野，单视场放大倍率为395X，数据采集耗时3小时26分钟。

全景模式采集的大面积BEX图像清晰地展示了深海锰结核的宏观和微观结构，从而将锰结核形成的过程可视化。全分辨率图像显示，在某些情况下，成分变化与BSE图像中看到的结构变化相匹配。而在其他情况下，尽管在BSE图像中看到了清晰的分层，但对应的成分却保持不变。

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If you’d like to learn more about the power of the new BEX technique in action, you can join me with my colleagues Haithem Mansour and Lucia Spasevski for our next webinar during which we will use a selection of different sample types to show what Unity can do for you.

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