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巖相薄片分析是巖相學中常用的分析方法，即將巖石樣品加工成透明薄片，然后通過偏光顯微鏡觀察揭示巖石的礦物組成、微觀結構、成因機制等關鍵信息；也可以加以SEM/EDS及EBSD等分析手段進行相應的成分和物相分析。因此，巖相薄片分析被稱為地質學、礦產開發(fā)、能源勘探、地質災害預警、材料科學等領域的“巖石解碼器”。

巖相薄片

樣品示例  

然而巖石樣品的薄片制備卻始終是一個費時費力的難題。操作人員需要通過一系列操作，如切割（有時也需要鑲嵌）、研磨、粘接、磨削、拋光等步驟將樣品制備成粘貼在載玻片上的雙面薄切片，標準厚度約為30微米。以往，巖相薄片的制備主要以手動為主，即將切割好的樣品在玻璃板上進行手動濕磨。這樣的制樣方式雖然因為成本低廉而得到廣泛的應用，但缺點也很明顯：一方面這種粗放型的制備給樣品帶來的損傷比較大，樣品厚度和平整度也不易控制；另一方面制樣過程相對原始，著實屬于讓人“手抖”的體力活。因此，目前很多實驗室都采用外協(xié)的方法來制備批量性樣品，但時效和制備質量方面均無法得到保證。

手動粗磨/精磨巖相薄片樣品

巖相薄片制備應用難題如何應對？

為解決巖相薄片制備這一應用難題，一些金相廠商曾先后推出相應的設備和附件，力求在提升制備操控性的同時降低操作人員的工作強度。然而，這些解決方案大都基于十幾年前甚至二十多年前的技術，在自動化程度和精度方面均有所欠缺。

近期，針對行業(yè)痛點，QATM推出了全新的巖相樣品制備解決方案，確保整個制樣過程的精度、可靠性和效率，將巖相薄片的現代化制備向前推進了一大步。

01精密切割取樣

制備薄片的第一步是將巖石樣品切割成適合載玻片的標準尺寸（如3cmx2cm）。

QATM Qcut 150&200A自動精密切割機配備適用于巖相樣品的金剛石切割輪，可自動、快速、平整地切割取樣巖石樣品，而不會造成大的變形或損傷。切割后的巖石表面質量優(yōu)異，在和載玻片粘接前無需進行多步粗磨和拋光，直接用P1200碳化硅砂紙研磨獲得光滑表面即可。

采用Qcut 200A精密切割機進行巖相樣品取樣

02粘接

經過充分研磨的巖石樣品干燥后，用慢固化環(huán)氧樹脂或樹膠粘接在載玻片上。通常，載玻片的一側需要進行打磨處理以消除厚度誤差，增加與樣品間的粘附力。QATM Qprep系列載玻片除了采用不易碎裂的低應力玻璃、厚度確定且公差小、折射率確定的優(yōu)勢外，還有磨砂表面型號可選，省卻了對載玻片進行打磨的步驟。

為避免脫落或氣泡形成，粘接后建議使用 QATM 薄片壓緊器壓實樣品，留出足夠的時間讓膠粘劑徹底固化。固化后的粘接層的厚度一般約為10μm。

QATM 薄片壓緊器

03切割預減薄

膠粘劑硬化后，樣品接著通過精密切割機進行“預減薄”。粘有樣品的載玻片被夾持在專門設計的真空吸附夾具中。樣品被預切割成 300 至1000μm的厚度，同時保持平面平行度。

QATM 真空薄片樣品夾具

04磨削減薄

接下來的磨削減薄過程充分體現了QATM巖相薄片解決方案的省力和效率優(yōu)勢——將預減薄樣品從300~1000μm研磨或磨削至70~100μm目標薄片的關鍵過程由Qcut 200A精密切割機搭配QPREP金剛石研磨杯輪自動完成，徹底將操作人員從繁重費時的手動操作中解脫出來。在切割機軟件界面中設置往復行程、目標橫向去除量、步進深度以及每個步進循環(huán)的往復次數等參數后，研磨杯輪將會自動對樣品做前后方向往復的定量磨削過程，實現高精度的材料去除，同時確保最佳的樣品平面平行度，防止厚薄不均導致后續(xù)光學分析時礦物顏色失真或干涉色偏差。

真空吸附夾具+金剛石研磨杯輪實現自動定量磨削

定量磨削模式軟件界面

需要說明的是，QATM Qprep系列金剛石研磨杯輪有多種粗細粒度可選，當應對一些要求不高的巖相薄片分析應用如快速分析，制備脆弱易松散樣品或帶蓋玻片的巖相薄片時，可直接使用細粒度研磨杯輪將樣品磨削至目標值30μm左右，而無需進行拋光。

05拋光減薄

當然，對于多數應用場景，比如進行礦物成分定量分析這樣的高精度研究、處理石英等均質硬礦物和片麻巖等復雜結構的樣品時，薄片樣品研磨后仍需進行拋光，以達到去除細微劃痕、減少光線散射、提升透光性和標準化薄片厚度的目的。

將樣品從真空夾具上取下，夾持在QATM薄片單點力磨拋夾具上。該夾具通過兩個壓力柱，可將薄片特別均勻地壓下，且同時可固定3個薄片樣品。為增強玻片與夾具之間吸附力，可使用少許水或真空脂粘結載玻片。將試樣夾具固定在Qpol 300 A1 ECO+自動磨拋機上，通過9μm和3μm的自動拋光步驟將樣品制備至目標厚度30μm，就可以在偏振光或反射光下進行顯微觀察和分析了。

正確厚度的一個標準是材料的固有顏色。例如，石英始終為白色。如果有淡黃色調，則樣品仍然太厚了。為了便于評估， QATM 樣品磨拋夾具中間設計有一個開口，可以在不取出樣品的情況下隨時評估顏色。

QATM薄片單點力磨拋夾具

Qpol 300 A1 ECO+自動磨拋機

06振動拋光

有時為了更好地檢測某些樣品，需要制備比30微米還要薄的超薄切片。此時采用傳統(tǒng)機械拋光法繼續(xù)減薄切片可能并不適合，因為在超薄厚度時，即使輕微的壓力都能損壞樣品。另外，某些時候也需要對巖相薄片進行EBSD（電子背散射衍射）分析，要求試樣表面沒有殘余應變（即損傷層）、氧化和外來污染。

在正常機械拋光程序后，使用QATM Qpol Vibro振動拋光搭配巖相薄片專用夾具，可實現溫和材料去除，得到完美的制備表面，滿足上述兩種特殊應用的需求。

振拋用巖相薄片夾具及Qpol Vibro振動拋光機

弗爾德（上海）儀器設備有限公司隸屬全球技術領先者-弗爾德集團旗下，提供最先進的樣品處理與分析設備及解決方案。

旗下六大品牌：德國Retsch（萊馳）粉碎、研磨、篩分設備，德國Microtrac MRB（麥奇克萊馳）多功能粒度粒形分析儀，Carbolite?Gero（卡博萊特?蓋羅）烘箱、高溫烘箱、箱式馬弗爐、灰化爐、管式馬弗爐、氣氛馬弗爐、真空馬弗爐、高溫馬弗爐及工業(yè)定制爐，Eltra（埃爾特）碳/氫/氧/氮/硫元素分析儀，QATM（奧德鎂）切割機、鑲嵌機、磨拋機、硬度計，Erwek (艾維卡) 藥品藥劑測試設備。

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