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2024-08-09 15:37:48

NIST研究人员发现一种更便宜更方便的检测石棉的方法

导读 几十年来,一种称为透射电子显微镜 (TEM) 的实验室程序一直被用于检测建筑工地采集的样本中是否含有石棉。 年,环境保护署 (EPA) 要求...

几十年来,一种称为透射电子显微镜 (TEM) 的实验室程序一直被用于检测建筑工地采集的样本中是否含有石棉。

年,环境保护署 (EPA) 要求 大多数正在进行石棉清除的学校在重新开学前使用 TEM 检测空气样本中是否存在石棉纤维。一些州要求或建议在商业建筑石棉清除过程中使用 TEM 进行检测。

但 TEM 必须在专门的实验室中由训练有素的工作人员进行,而且费用昂贵。另一种方法是相差显微镜,这种方法更简单、更便宜,但精确度较低。

现在,国家标准与技术研究所 (NIST) 的研究人员已经确定,第三种选择——扫描电子显微镜 (SEM),可以实现与 TEM 大致相当的结果。NIST 研究人员 Jason Holm 和 Elisabeth Manield 在《分析方法》杂志上发表的一篇新论文中写道,SEM 是“当前石棉识别和分类监管方法的可行替代方案 ”。

由于 SEM 在许多情况下比 TEM 更便宜、更方便,这一发现可能会加快并减少石棉修复的费用,目前石棉修复 费用约为 每年30 亿美元。

石棉是一种天然矿物,其纤维可用于隔热、防风雨、防火和加固建筑材料。20 世纪 70 年代,随着研究人员意识到石棉的健康风险(包括与癌症的关联),石棉的使用量开始下降。今年 3 月,环保署 禁止了 仍在使用的最后一种石棉。

顾名思义,TEM 和 SEM 都是电子显微镜的一种。在这两种方法中,技术人员都将电子束聚焦在微量材料上。电子与材料相互作用,产生有关材料成分、结构和形状的极其详细的信息。

使用 TEM,电子会穿过样品,而使用传统 SEM,电子会从表面反射。这使得 TEM 能够生成更详细的图像并探测表面内部。TEM 还提供了比 SEM 更好的空间分辨率(能够区分非常接近的物体)。

但近年来,SEM 制造商已经改进了该技术的成像能力和其他功能。现在有几家公司生产台式 SEM,这使得该技术可以在现场使用,而 TEM 仍然必须在实验室中进行。霍尔姆说,使用和操作 SEM 设备的培训可以在几个月内完成,而“TEM 的专业知识可能需要数年才能建立。”

Holm 表示:“TEM 具备 SEM 所不具备的某些功能,但我们认为 SEM 已经足够好了”,可以用于石棉消除。

为了测试 SEM 对石棉的检测效果,霍尔姆和曼斯菲尔德使用了 NIST 标准参考材料 (SRM) 1866,这是该机构为实验室生产的石棉纤维样本,用于对实验室的设备和测试程序进行基准测试。SRM 附带了大量数据,可以描述材料的特性。

研究人员利用 SEM 分析了 SRM 1866。他们的结果与 SRM 文档中列出的结果非常吻合,表明该方法的准确性。

Holm 和 Manield 总结了 SEM 的潜在优势,称其“与 TEM 相比,可以降低设备成本、减少对操作员的培训要求、提高样品吞吐量并扩大视野”。