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实验室概况

　　微纳结构与岩心分析实验室创建于2014年，隶属于“中国科学院地质与地球物理研究所”和“中国科学院页岩气与地质工程重点实验室”。实验室致力于我国常规和非常规石油天然气储层和烃源岩测试、分析与评价、岩心/岩屑大数据建设、提高油气采收率技术开发等。
　　实验室目前拥有20余台仪器设备。主要包括核磁共振（NMR）、岩心全直径螺旋CT、3D微米X-射线显微镜（微米CT）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、自动矿物分析电镜、聚焦离子束-扫描电镜（FIB-SEM）双束系统、聚焦离子束-氦(氖)离子显微镜（FIB-HIM）三束系统、光学显微镜、氩离子抛光机、镀膜仪等。
　　测试分析样品从二维到三维、尺度从米到微米、分辨率从1毫米到0.5纳米，在不同尺度研究岩石或其它材料的结构、成分和性质等。
　　实验室团队由十几名专业技术人员组成，在地质和矿业、材料、生物与制药、微电子和半导体等领域具有多年丰富的国际、国内测试、分析和计算经验。近期主要承担国家重大科技专项、中科院先导专项、国家自然科学基金、三桶油等任务，获得30余项国家发明专利授权、部分成果发表在AAPG Bulletin、Engineering Geology、Geophysics、MPG等杂志上。实验室测试与分析对所内和所外用户开放，欢迎研究所所内和所外广大用户光临，我们竭诚为您提供世界水平的服务。

仪器介绍

　　1． 核磁共振（NMR)
　　2． 双能CT（DECT）
　　3． 微米CT（3D X 射线显微镜）
　　4． 自动矿物分析电镜（AmicSCAN和MaipSCAN）
　　5.  场发射扫描电镜（FE-SEM）
　　6． 聚焦离子束-扫描电镜（FIB-SEM)
　　7． 聚焦离子束-氦离子显微镜（FIB-HIM)
　　8． 样品制备系列技术（Sample Preparation）
　　9． 数字岩石物理（Digital Rock Physics）

1.核磁共振（NMR)

　　核磁共振（NMR) 技术利用T2弛豫时间谱能够快速、无损地测得多项岩心物性参数，正在成为储层物性表征的常规测试手段, 已经被广泛应用于石油领域。将流体的扩散系数信息与T2弛豫时间谱相结合，引入了核磁共振扩散-弛豫二维谱，同时对孔隙中油和水的微观分布状态进行描述，能够完成对岩心的T2弛豫时间、扩散弛豫二维谱的测试以及进行核磁共振成像。

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2.螺旋CT

　　即将投入使用双能螺旋CT主要用来对全尺寸的岩心进行三维扫描。更多内容将在仪器投入使用后添加，请随时关注。

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3.微米CT（3D X-射线显微镜）

　　Xradia 520 Versa 3D X-射线显微镜作为多尺度结构成像解决方案的一部分，提供全面的前所未有的灵活性和无损三维X-射线前所未有的成像分辨率。这款3D X-射线显微镜采用2级放大，第一级采用几何放大（类似传统CT），第二级采用光学放大（类似同步辐射光源X射线CT），2级放大减少了对几何放大的依赖，可以实现样品在远离射线源的情况下也得到高分辨图像。它把同步辐射光源成像能力搬到了实验室。

　　实验室将单轴压缩-拉伸技术引入微米CT内，实现了微米CT几乎同步对岩石压缩-内部破裂过程进行高分辨3D成像和应力-应变过程进行监测。

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4.自动矿物分析电镜（AmicSCAN和MaipSCAN）

　　AmicSCAN矿物分析电镜是一款较新一代的自动矿物学电镜。

　　MaipSCAN是一款最新一代自动矿物学电镜，配备电子信号探测器、 X射线探测器、各种高级分析软件。即可用于实验室，又可用于油气井井场现场的便携式、轻便耐用的岩屑、岩心矿物分析扫描系统。 除了可以快速定量给出随钻岩屑或岩心的元素、矿物、粘土及类型、图像和伽马之外，还可以给出密度、孔隙度、孔隙结构、岩石脆性、岩性、弹性、破裂压力等参数。

　　MaipSCAN应用先进的图谱算法，矿物成分准确度较上几代自动矿物学电镜大大提高。MaipSCAN允许用户自己检查测得的矿物能谱图，核对软件给出的矿物种类，使矿物识别从以前的黑盒子变成白盒子，可信度大大提高。

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5.场发射扫描电镜（FE-SEM）

　　场发射扫描电镜（FE-SEM）是一款即可用于传统高分辨扫描电镜成像功能，又可实现大面积和高分辨同时兼得的扫描电镜。

　　本实验室采用的非镀膜技术可以保证不导电的岩石等样品实现样品表面二维真实结构成像，避免镀膜带来的表面缺陷。

　　专利算法实现页岩孔隙类型的定量分析。与自动矿物学电镜结合，实现岩相类型与孔隙类型的定量分析。

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6.聚焦离子束-扫描电镜（FIB-SEM)

　　聚焦离子束-扫描电镜（Focused ion beam – scanning electron microscopy，FIB-SEM)是一款集高分辨场发射扫描电镜（SEM)的成像功能和聚焦离子束（FIB)的切割功能为一体双束系统，又可以用于对岩石中的矿物、有机质（或干酪根）和孔隙进行微米-纳米尺度的高精度的三维成像，又可以对其它材料做纳米加工，比如透射电镜样品制备，还可做晶体材料二维和三维EBSD。

7.聚焦离子束-氦离子显微镜（FIB-HIM)

　　聚焦离子束-扫描氦离子显微镜（Focused ion beam – Helium ion microscopy, FIB-HIM)是一款集高分辨氦离子显微镜（HIM）的成像功能和聚焦离子束（FIB)和氖离子束（Ne ion beam）的切割功能为一体三束系统。

　　扫描氦离子显微镜比场发射扫描电镜具有更高的分辨率，因此对于像页岩这类致密岩石，孔径 <10 nm 的孔隙在数量上占绝对优势，这些亚10纳米孔隙的成像对扫描电镜来说极具挑战，而氦离子显微镜可以发挥替代作用，对亚10纳米的孔隙进行二维超高分辨成像。配合FIB，可以进行三维超高分辨成像。

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8.样品制备系列技术

　　好的样品制备技术是精确测试、分析和评价油气储层和烃源岩的保障。CT技术、核磁共振技术、矿物分析扫描电镜技术、聚焦离子束-扫描电镜、聚焦离子束-氦离子显微镜、烃源岩评价仪等一系列测试分析都离不开岩石样品的精细制备。实验室装备了一系列样品制备仪器，从岩心柱塞取样机、块样切机，到精密切割研磨一体机和氩离子抛光机、金和碳镀膜仪等，用来满足样品的切割、抛光和镀膜等各种要求。

　　氩离子抛光仪可以选择抛光模式或切割模式。抛光模式抛光面积可以达25毫米直径样品，样品表面平整度优于20纳米; 切割模式更适合材料内部颗粒之间硬度差异较大的样品，切割长度可达10毫米，样品表面平整度优于10纳米。

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9. 数字岩石物理　

　　岩石物性在石油地质、工程地质等领域起着非常重要的作用，岩石物性传统上可通过实验室的物理实验获得。

　　数字岩石物理（Digital Rock Physics，DRP) 另辟蹊径，是获得岩石物性的一种新技术，是近年来先进三维成像设备、图像处理、高性能计算机和先进计算方法的有机结合，具有效率高，成本相对较低等优势。

　　数字岩石物理的基本原理是“成像+计算”（下图）。先利用先进成像设备（如微米CT、聚焦离子束-扫描电镜等）获得岩石样品矿物基质和孔隙的高分辨三维结构（可称数字岩心），经过图像处理，然后在数字岩心上模拟计算岩石的应力-应变、孔隙内流体输运等过程，获得岩石流体传输（如渗透率等）、力学（如弹性模量、泊松比等）、 电学等性质（下图）。

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收费须知

仪器使用及数据分析费用标准一览表
（注： 所有仪器操作和数据分析工作均由本实验室资深应用专家或工程师亲自完成， 从而保证所有测试分析结果达到专业级水平）
（2019年5月23日送样算起）

表1. 核磁共振

表2. 微米CT

表3. 场发射扫描电镜（FE-SEM）