应用分享 | “时空旅行者” Winchcombe 陨石的EDS分析

2023-07-27 17:25:07, 牛津仪器牛津仪器科技（上海）有限公司

距今约有46亿年的一块稀有的碳质球粒陨石，随时间旅行来到地球，竟然由我来通过扫描电镜和能谱来分析它的内部结构，真是令人感到不可思议！

2021年2月，一个“天外来客”以火球的形式来到地球，坠落在格洛斯特郡(Gloucestershire)的一个小镇，英国有千余人目睹了这一奇观。英国火球联盟(UK Fireball Alliance)迅速反应，在当地居民的帮助下，回收了约600g陨石样品用于科学分析。在坠落后的12个小时内，这些陨石未受雨水冲刷，收集后被立即妥善地放置在保护容器中，使得这些陨石的性质保持良好，和太空探测器捕获的陨石性质类似。这批陨石后来被命名为Winchcombe陨石。

这批陨石中最大的一块保存在伦敦自然历史博物馆，其他的则分别收藏在英国各地的博物馆中，并因此组建了英国Winchcombe财团研究会。该研究会可以使用不同的技术对这些陨石开展细致的研究。研究发现，这些陨石属于稀有的碳质球粒陨石，和地球的年龄相近，大约有46亿年的历史。陨石的显微结构和成分信息，可以帮助人类了解地球是如何形成、早期太阳系是什么样子，还能够为地球上海洋和生命的起源研究提供线索。

图 1 伦敦自然历史博物馆陈列的Winchcombe陨石

牛津仪器是Winchcombe财团研究会的成员，最近作者有幸从自然历史博物馆获得一个Winchcombe陨石的样本。作者利用牛津仪器的显微分析工具EDS分析发现，这种碳质球粒陨石具有奇妙的显微结构。

图 2 碳质球粒陨石截面的电子图像和元素分布图

作者分析用的能谱仪Ultim Max 170探测器和AZtecLive实时化学成像软件配置在场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）上。为了获得样本的宏观信息，作者使用大面积拼接功能（Large Area Mapping, LAM）获得了整个截面的电子图像和元素分布，如图2所示，左下角标尺为1mm。从图2中可以清晰分辨其中的球粒和金属颗粒，周围红色区域为镶嵌用的导电树脂。LAM功能非常适合采集大块、且特征分布不均匀的样品，可以将元素的分布情况以毫米或厘米级范围内，直观呈现。

AZtecLive中的实时化学成像功能（Live Chemical Imaging, LCI）可以帮助操作人员轻易、快速地找到感兴趣的区域。得益于这项新技术，移动样品时操作人员可以看到实时的元素分布，这种分析流程颠覆了传统的“移动→停止→采集→重复”步骤。

图 3 AZtecLive中的实时化学成像功能

如图3所示，实时化学分析功能可以同步显示电子图像和元素分布，有助于快速定位具有特异元素的区域。样品边缘区域是陨石的熔壳，熔壳是陨石在高速（15～70km/s）穿过地球大气层时表面熔融形成的薄层。尽管陨石仅需4～5秒钟就穿越了大气层，但坠落过程中产生的巨大热量却足以融化陨石的表层（陨石坠落过程中火球非常壮观）。作者在样品上部边缘熔壳区域找到了一些突起，突起的宽度从0.5um到几百微米不等，该区域的结构和芯部区域明显不同。

图 4 不同放大倍率下Winchcombe陨石熔壳层的二次电子图像和元素分布：

（a）1000倍（b）10000倍

图4中的区域对应图2中的红色方框，显示的是不同放大倍率下熔壳区域的元素分布。高倍率的元素分布显示该区域具有精细的显微结构，在富硅的基体中分布着棱角分明的氧化铁和橄榄石颗粒。

图 5 Winchcombe陨石芯部区域的电子图像和元素分布叠加图

该陨石芯部区域的显微组织同样精彩，这里仅展示一张最漂亮的元素分布，如图5。从元素分布上可以看出，在变质橄榄岩（红色）中存在富铁蛇纹石脉状结构（蓝色）。

本文仅展示了该碳质球粒陨石一部分迷人的结果，在后续的博文将进一步推送相关分析的最新进展。

相关阅读

应用分享 | 低电压下纳米颗粒的能谱 EDS 元素分析方案

应用分享 | EDS/EBSD/Raman 多技术联用分析钢铁盘条表面氧化皮

应用分享 | EDS技术中的有标样定量分析——以磁铁矿为例

应用分享 | 破解“天外来客”的密码 ——如何使用EDS技术鉴别陨石的真假？

客户服务

牛津仪器
视频号

服务热线

<mp-common-videosnap class="js_uneditable custom_select_card channels_iframe videosnap_video_iframe" data-pluginname="mpvideosnap" data-weui-theme="light" data-url="https://findermp.video.qq.com/251/20304/stodownload?encfilekey=rjD5jyTuFrIpZ2ibE8T7YmwgiahniaXswqzLVI81csiajf9PSMphIZZhSjhqJET65dVvTibxqXp92mSC2x2wdtvRSYC7edYZic3B4HnzNhKSzn4gMVW7DELGIUibg&adaptivelytrans=0&bizid=1023&dotrans=0&hy=SH&idx=1&m=&scene=0&token=x5Y29zUxcibAhI1a41icfkqaDib1qQrbyuEFxyFWqrk4UA0qDyNX97PLE5t3o6omTr84BE9R9VjE3g" data-headimgurl="http://wx.qlogo.cn/finderhead/Mjzdia7evAzz8l9tnXxTnJzKGKkFBHibGo0s20Myd5BUiboaFiblfzE6vg/0" data-username="v2_060000231003b20faec8c5e4891ec2d7cf06e936b0779772bab75ec05b1feea437d54cc2e1fd@finder" data-nickname="牛津仪器" data-desc="诺丁汉特伦特大学One Health中心的Philippe Wilson教授团队主要关注于台式核磁现场快速分析技术的应用开发，本次Philippe Wilson教授将展示宽带台式核磁X-Pulse在疾病筛查、食品掺杂及化学分析领域的实际应用案例及技术前景。