天游线路检测中心 利用高分辨率扫描透射电子显微镜观察铁石棉断面微观结构
EM2025-06
简介
在角闪石类石棉中，青石棉容易微粉化且吸收性高，因此被认为对人体具有剧毒。人们对其精制进行了许多研究（例如[1]），有人认为青石棉是多晶微纤维的集合体，并且可能涉及许多层状不规则物和层状硅酸盐[1]。我们使用最佳明场 STEM (OBF-STEM) [2]（一种扫描透射电子显微镜 (STEM)）观察青石棉石棉的横截面，发现青石棉石棉微纤丝之间间隙中存在的层状硅酸盐矿物是类滑石的硅酸盐 [3]，即使在低电子束照射条件下也可以进行高对比度、原子分辨率观察。另一方面，铁石棉也是一种角闪石石棉，其长径比较大，因此有人认为它可能对人体产生较大影响[4]。然而，很少有研究进行详细的横截面观察，微加工的机理仍不清楚。为了阐明精炼机制，澄清与其他石棉的矿物学异同非常重要。在本研究中，我们使用高分辨率 STEM 观察了铁石棉的微观结构，以便与青石棉进行比较。
1。实验条件
JEM-ARM200F
- 设备：JEM-ARM200F NEOARM(HR)
- 加速电压：200 kV
- 探头电流：~10 pA
- 示例：来自南非的铁石棉、来自开普敦的青石棉（用于比较）
2。铁石棉和青石棉的比较
图 1 铁石棉青石棉的 ADF-STEM 低放大倍率图像 (a)(b) 和中放大率图像 (c)(d)
铁石棉和青石棉具有不同尺寸的微纤维，并且微纤维之间的孔隙尺寸也不同(a)(b)
在铁石棉中，页硅酸盐通常存在以填充细纤维晶界处的间隙，例如三相点 (a)
在青石棉 (d) 的微纤维中看到位错，但在铁石棉 (c) 的微纤维中几乎没有看到位错
图2铁石棉和青石棉的粒度分布
铁石棉细纤维的长轴是100~1000 nm，众数属于“200<x≤400”类。
青石棉细纤维的长轴是10~200纳米，众数属于“40<x≤80”类。
图 3 铁石棉中层状硅酸盐和位错的 ADF-STEM 中等放大图像 (a)(b) 和原子分辨率图像 (c)(d)
在铁石棉中，在细纤维中几乎没有观察到位错（图1），但它们有限地存在于填充晶界的层状硅酸盐周围的细纤维中（a）（b）。
位错由三链(c)组成，并且存在边界由多链硅酸盐(d)连接的地方。
3铁石棉中的层状硅酸盐矿物
图 4 铁石棉中层状硅酸盐的 ADF-STEM 原子分辨率图像
铁石棉中填充晶界的层状硅酸盐具有层间原子，层间间距 (d002) 是~103纳米，这表明铁石棉中的层状硅酸盐矿物是云母状硅酸盐矿物。
图 5 铁石棉的 EDS 元素图/从元素图中提取的光谱（Si 归一化）
铁石棉中的层状硅酸盐富含钾、镁、铁等元素，根据阳离子比，认为是与云母类似的层状硅酸盐。此外，根据位置的不同，可以看到浓度分布的差异，特别是铁、镁和铝。
ADF-STEM 观察和 EDS 分析的结果，铁石棉 云母或云母状硅酸盐矿物存在。
摘要
我们使用高分辨率 STEM 观察了铁石棉的微观结构。
与青石棉相比，细纤维的长径、多链硅酸盐以及层状不规则性的分布存在差异。
ADF-STEM观察表明，铁石棉中存在云母或类似云母的硅酸盐矿物。
EDS 分析还表明，层状硅酸盐具有组成多样性。
引用
[1] JH Ahn 和 PR Buseck (1991)上午。分钟., 76, 1467-1478.[2] Ooe 等人。 (2021)超声波显微镜 220, 113133.[3] Onishi 和 Miura (2023) 日本矿物科学学会 2023 年年会摘要 279-280。[4] Murai (2006) 岩石矿物科学 35, 34-39
