地质和矿物学样品制备指南 Cutting | Mounting | Grinding & Polishing | Thin Sections

Optimize your mining processes with QATM’s advanced solutions

Materialographic sample preparation is an essential step in the qualitative and quantitative analysis of geological and mineralogical samples. Whether you want to analyze rocks, ores, minerals or fossils, you need a reliable and precise method to cut, mount, grind and polish your samples. With QATM equipment and consumables, you can optimize this process and achieve high-quality results.

In this guide, we present some of our most important products and applications for materialographic sample preparation for geology and mineralogy. You will find a brief description of the features and benefits of our cutting machines, mounting systems and grinding and polishing machines, as well as some examples of typical samples that you can prepare with our equipment and consumables.

The preparation process begins with cutting of a representative sample from starting material. The correct selection of the cutting process ensures the production of a sample without damage and with a flat surface that facilitates the subsequent process steps. An incorrectly selected or performed cutting process can lead to irrevocable damage to the sample. Brittle, porous or broken samples should be impregnated with suitable mounting materials before sectioning to prevent damage during cutting.

For powders or so-called 'soft rocks', it must be ensured that the samples are sufficiently deagglomerated and that the powder particles are securely enclosed by the mounting material to prevent them from breaking out later.

地质和矿物学中的镶嵌

QATM根据您的偏好和要求，提供多种岩石样品的镶嵌和浸渍解决方案。您可以选择热镶嵌或冷镶嵌，以及不同的镶嵌材料，如环氧树脂或丙烯酸酯。使用QATM的镶嵌系统，您可以稳定、保护并准备样品，以便进行后续的制备过程。

我们的镶嵌系统非常适合用于地质和矿物学样品的镶嵌，例如：

• 岩石样品，这些样品具有高硬度、多孔性或裂隙，需要均匀支撑和良好的边缘连接。
• 矿石样品，这些样品具有高密度、异质性或敏感性，需要良好的填充和低收缩率。
• 矿物样品，这些样品具有高透明度、颜色或结构，需要清晰的视野和低变色。

对于矿物学样品，最常用的方法是使用环氧树脂进行冷镶嵌。对于薄片以及粉末样品的薄片，使用低粘度的环氧树脂可以很好地填充孔隙和裂缝，并在粉末样品的情况下，将其很好地包裹在镶嵌材料中。这些镶嵌材料的折射率应与玻璃的折射率相似，以避免在后续光学显微分析中产生结果失真。

这些环氧树脂的固化时间为三到二十四小时。

热镶嵌

• 热镶嵌是在高压和高温条件下通过热镶嵌压机进行的。
• 对于热镶嵌，有热固性镶嵌剂用于获得最大硬度，以及热塑性嵌入剂用于透明镶嵌。
• 热镶嵌提供最佳的边缘保持性和平整度，非常适合湿法化学蚀刻。

冷镶嵌

• QPREP冷镶嵌材料适用于对热或压力敏感的样品
• 冷镶嵌通过化学反应固化镶嵌材料，常用的材料包括丙烯酸树脂、环氧树脂和聚酯树脂。
• 选择依据包括反应时间、去除率和硬度等特性。
• 冷镶嵌可用于各种材料和形状的样品，并适用于不同尺寸。

紫外线镶嵌

• UV镶嵌材料由无填料改性的丙烯酸树脂组成。
• 它们在窄波长范围内通过紫外线照射固化，并需要专门设计的设备。
• 树脂中的紫外线引发剂吸收紫外线辐射以启动反应。
• UV镶嵌是最快的方法，无需高压或外部加热。
• 使用的单组分系统无需混合，可形成透明的镶嵌，并确保实验室中的安全操作。

孔隙和裂缝必须在真空条件下使用QATM真空浸渍装置填充镶嵌材料。待镶嵌的样品被放入真空容器中，然后通过连接的真空泵进行抽真空。孔隙和裂缝中的空气被排空，低粘度的镶嵌材料可以在真空下渗透到空隙中。填充模具后，可以对真空容器进行放气，并取出样品进行固化。

对于抛光样品，通常先镶嵌大约5毫米厚的一层，然后在标记样品后第二步填充至可操作的高度。

为避免气泡形成，可以在填充镶嵌材料后，将样品在2巴过压下储存两个小时。

另外，也可以使用光固化镶嵌材料（Qprep UV50和UV55）进行镶嵌。由于这些镶嵌材料的粘度较高，通常无法完全浸透裂缝和孔隙。

粉末样品也可以在压力和温度下通过热镶嵌压机进行镶嵌。常见的样品直径为25到30毫米，也可以使用更大尺寸。

用于研磨和抛光的样品可以在镶嵌后直接制备，而用于薄片的样品则需要进一步加工。

用于地质和矿物学的薄片

用于薄片的样品在切割和安装后需要进行平面研磨。根据材料的不同，可以使用65-75微米的磨料粒度。研磨时应采用低接触压力、低速度和良好的冷却条件。每个制备步骤后，样品应在体视显微镜下进行检查，避免出现粗糙划痕。

样品干燥后，将其磨平的一面粘贴到玻璃载片上。使用的粘合剂可以是Qpox 90、92或94，或采用光固化的Qprep 50UV或55UV。为了避免脱落或气泡形成，应使用QATM薄片压机对样品施压。

用于粘贴样品的玻璃载片必须具有已知或定义的厚度，以便进行后续分析；如有必要，应预先磨到特定厚度。载片的一面应粗糙化，以增强粘合剂的附着力。QATM玻璃载片同时满足厚度定义和表面粗糙化的要求。

薄片用玻璃载片

• 低应力玻璃，以防止玻璃破裂
• 玻璃厚度大于1.5毫米，以防止玻璃破裂
• 玻璃厚度均匀，公差低（±0.05毫米）
• 用于表面研磨时降低去除量（节省时间和成本）
• 磨边（90°）以防止受伤和崩边
• 定义的折射率
• 通过选择性（粒度）喷砂工艺进行消光处理（可选）

粘合剂硬化后，通过切割对样品进行“预薄化”。为此，将玻璃载片夹在真空夹具中，该夹具适用于QATM Qcut 150 A和Qcut 200 A。样品预切至300到1000微米的厚度，同时保持平行性。所需厚度取决于材料、安装和切割机。

然后将样品研磨至最终厚度。此研磨过程可以在QATM Qcut 150 A或200 A精密切割机上进行。上述真空夹具也用于夹持。研磨时使用不同粒度的Qprep金刚石杯形砂轮。

金刚石研磨杯轮

 如果在精密切割后需要平行面的试样，建议使用金刚石杯轮进行进一步加工。QPREP金刚石杯轮用于我们的Qcut 150M，Qcut 150 A和Qcut 200 A精密切割机，配有真空试样夹具，使用户能够获得最佳的平面平行度，具有高表面质量和再现性。

由于QATM Qcut 200 A具备高精度自动Z轴，该研磨过程可以在其上进行，从而实现最佳的可重复性。通常情况下，生成的薄片不需要抛光。

研磨过程也可以在QATM Qpol 300 A1研磨抛光机上进行。为此，提供了用于单点或中心力模式下制备的样品夹具。单点接触压力制备在这里特别灵活。利用两个气柱可以使样品被特别均匀地压紧。有不同磨粒大小的碳化硅砂纸可用于研磨和必要时的抛光。砂纸适用于所有矿物和矿石。它们为软质和敏感样品提供最佳研磨结果。

Qprep金刚石砂轮具备不同的结合类型，提供更高的材料去除率，优异的样品平整度和低浮雕形成。对于矿物学样品，主要使用树脂或金属结合的金刚石砂轮。

VEGA 金刚石磨盘

QPREP Vega是一款镀锌金属载体上的磨盘，用于硬材料的磨平和预磨。产品的背面涂有高品质的防滑印刷。磨盘上有镍粘接金刚石。功能性背面印刷可安全粘附到磁性膜上。

在该研磨过程中，将粘贴在玻璃载片上的样品小心地研磨至最终厚度为20至30微米。通过“预薄化”（切割至300至700微米厚度）打开的孔隙或裂缝必须在研磨前封闭。为此，应使用合适的介质，如Qpox 94。样品的最终厚度取决于材料和任务。判断正确厚度的一个标准是材料的本色，例如，石英始终是白色的。如果出现黄色调，说明样品仍然太厚。为了更容易评估，QATM用于单个印迹的样品夹具中间有一个开口，可以在不移除样品的情况下评估颜色。研磨过程可以使用22到18微米的粒度完成。

如果需要在反射光下进行检查，则必须进行抛光。可以使用以下抛光布进行此操作。