氩离子抛光仪在石油地质行业的应用

众所周知，扫描电子显微镜是石油地质行业必不可少的研究检测仪器设备，可以进行沉积岩中有机质母质类型的判别、对粘土矿物的研究、对钙质超微化石的研究、对储集岩的研究等，在石油地质行业发挥了巨大的作用。  
 

但由于石油地质行业中很多样品需要进行扫描电镜观察前的样品制备工作，传统的方法是采用普通的手动或机械研磨，但因为其内部的微小尺度结构在研磨过程中会所造成的表面的机械划痕、污染以及形变等各种损伤，很难得到其真实的形貌，很难观察到其内部的真实微区，比如说这几年国家大力提倡的页岩气开发工作，因为页岩，泥岩，砂岩等样品涉及到其内部储气的孔隙通常都为纳米甚至是埃米级别，所以在普通的手动机械抛光过程中，因为地质样品本身的酥松性，很难得到其真实的内部孔隙的分布，观察等结果，所以现阶段国内外很多用户都会选择氩离子抛光装置来对于样品采用氩离子束抛光，从而到扫描电镜中观察其微区的孔隙。 

 

采用GATAN公司Ilion 697对页岩类样品进行抛光的扫描电镜图像 

 

作为高精度仪器，以及氩离子抛光制样技术，目前国内还没有进行纳米、埃米级孔隙镜下观察的相关设备，需要从国外进口，目前国内外普遍使用的氩离子抛光设备即为美国Gatan公司生产的Ilion 697氩离子抛光设备。它的问世改变了此前人们用手动或机械研磨的方法对样品进行研磨抛光的局限性。利用氩离子精密抛光装置，可以获得平滑的截面，而不会对样品造成机械损害。岩石或微孔隙样品经过氩离子束抛光后，结合扫描电镜(SEM)、薄片岩相鉴定仪、X-衍射仪等可以进行矿物成分、结构及孔隙分布等分析，且可以观察页岩中的储层结构、定量统计储层孔隙，确定孔隙度等。  

考虑到石油地质行业的样品中会含油有机物质以及一些容易挥发的物质，并且离子束抛光样品的同时会使样品表面温度升高，很容易造成有机物质的挥发，产生一些人为制造的孔隙，同时不同物质的热膨胀系数也不一样，随着温度的升高会产生热应力，从而使孔隙发生变形甚至缩小，进而产生裂缝，无法得到真实的结构信息，所以Gatan Ilion 697氩离子抛光设备采用了液氮冷却的样品台的低温加工技术，从而可以消除一些热效应对于样品造成的影响和破坏，从而从根本上解决了氩离子抛光过程中热效应的问题。  
 

如果引进Ilion 697氩离子抛光设备，将极大地提高油田科研实验水平，可以促进多学科分析研究和勘探开发一体化研究，进而对油田勘探开发产生巨大的经济和社会效益。由于该仪器自动化程度高，并且其氩离子束采用了聚焦离子束的应用，从而减轻了劳动强度，节省了时间，并且可以大大提高工作效率。在确保本单位生产任务与科研任务顺利完成的同时，还可以为其他科研单位做样分析。此设备在不损伤样品的情况下可以精度高的得到矿物中纳米级的细小孔隙，能够解决许多科研问题，例如：泥岩，页岩内部的孔隙扫描电镜的图像观察等等，完全可以满足为未来的科研生产需要。  

另外，氩离子抛光设备中的离子枪部分是采用世界最先进的氩离子枪，聚焦离子束设计，并且保证无耗材，不仅能够大大节约制样时间，而且还能够很好的节约后期的应用成本。

　　审核编辑：ymf