阴极荧光光谱测试（SEM-CL）

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简介

阴极荧光光谱（SEM-CL）技术原理与应用

阴极荧光光谱（Cathodoluminescence Spectroscopy, SEM-CL）以扫描电子显微镜的高能电子束作为激发源。通过调控入射电子的加速电压，可精确控制电子在样品中的穿透深度，从而实现对样品表层以下晶体缺陷信息的三维分辨探测。需指出的是，高能电子束的辐照可能对部分敏感样品造成一定程度的束流损伤。

对于非导电性矿物样品，在高能电子激发下发射的可见光信号即为阴极荧光。其物理机制源于物质价电子在受激态与基态之间的辐射跃迁，直接释放出波长较长、能量较低（通常为1.6–3.1 eV，对应可见光波段）的光子。在半导体材料中，电子束将价带电子激发至导带，形成非平衡载流子；由于导带态能量较高且不稳定，被激发的电子通过辐射复合跃迁回价带，释放能量 E≤Eg​ （Eg​  为禁带宽度）的特征荧光光子。

阴极荧光光谱的特征谱线取决于发光物质（包括基质晶格及掺杂杂质）的价电子能级结构与带隙分布。因此，该技术可用于系统表征矿物的阴极荧光特性，是矿物鉴定与成因分析的有效手段之一。