陰極射線自19世紀中葉誕生以來，該技術一直備受關注。在19世紀80年代開始用于觀察寶石；20世紀開始進入考古學和礦物學等研究；1965年利用陰極發光原理制成的儀器和偏光鏡結合，從此較廣泛的應用于地球各個學科的科學研究；隨著近些年的不斷發展，陰極發光儀又廣泛應用于材料的研究與檢測、珠寶的鑒別、考古學、法醫學等方面。

陰極發光應用領域：

一．巖石學

（1）沉積巖研究

陰極發光技術結合電子探針等等微區化學成分析，研究礦物中微量元素的變化，揭示巖石的地球化學特征和恢復古沉積環境。

（2）變質巖研究

識別細粒-微粒礦物和礦物環帶結構。 區分偏光顯微鏡下難以分辨的礦物，如：藍晶石和黃玉、鉀長石和斜長石、長石和和石英等。判斷編制等級或變質相系，即用陰極發光技術判斷巖石的變質程度。

（3）花崗巖類巖石研究進展

陰極發光使花崗巖類巖石，尤其是古老變質的花崗巖片麻巖達到精度定名。不同變質相的花崗巖具有特征的陰極發光，如：高壓變質的花崗巖富含鮮紅色發光的鈉長石，鈉質交代為主；麻粒巖相變質的花崗巖含有條紋和反條紋長石，鉀質交代為主。 清楚顯示礦物環帶和交代結構。

（4）金礦床研究

陰極發光顯示金礦石（巖石）內部結構，判斷金礦類型和金的附存狀態。 區分白云石和方解石等碳酸鹽巖類礦物，含金鐵白云石具有特殊的陰極發光。 清楚分出長石和石英，識別各種長石種類，如鉀長石和斜長石，鈉長石和中長石等等。 含金石英和不含金石英具有不同的陰極發光顏色，其成為尋找金礦的新標志。 發現微細粒礦物，如磷灰石和和鋯石。 微細粒黃金粒出現亮黃色的陰極發光，有助于尋找微細粒金的礦床。

二．珠寶鑒別

三．材料學

四．人體醫學

儀器構成與技術參數

（1）儀器構成

由真空樣品裝置平臺、電子控制裝置、雙級真空泵組成。

真空樣品平臺可方便快捷的安裝在顯微鏡載物臺上，由可更換式蓋板、電子槍、真空腔、及可移動樣品載物架構成。

電子控制裝置根據操作人員設定的束流和高壓值，在極短的時間內自動形成穩定的電子束產生陰極發光。

雙級真空泵對真空腔進行抽真空，使真空腔內壓力達到一定負壓，由電子控制裝置進行PID控制。

（2）工作原理

冷陰極和真空腔作為零電勢陽極之間建立一個穩定的放電過程，兩個電極之間的氣體在抽真空的條件下產生低壓強電離環境。陰極加上高壓(5kV-30kV)以后，從陰極發射的負電粒子使一些氣體分子產生電離，所產生的正離子向陰極加速，正離子與陰極碰撞又產生更多的負電粒子，從而產生級聯過程，使穩定放電得以形成，提供連續的經過加速的高能粒子束。電子槍產生的電子束流大小與電極之間的距離、高壓和真空度密切相關。所以衡量陰極發光儀性能的前提是真空腔的氣密性，真空抽不上其他的步驟均無法進行。

（3）儀器特點

1.電子槍：

電子槍陰極為冷陰極，由低功函數合金金屬材料制成，發射電流密度高，壽命更長。真空腔本身作為零電勢陽極，沒有陽壓，使用非常安全，也無需更換陽極。電子束無需偏轉、聚焦可直接照射在樣品上，距離近，發光效率高，僅用很低束流和高壓即可產生可觀察的陰極光，而經過聚焦后的電子束很大，很容易將樣品打黃甚至發糊發焦，可充分保護樣品。

2.真空樣品室：

真空樣品室（真空腔）內兩臺步進電機分別驅動樣品架沿X，Y軸方向移動，通過前面板按鍵可以控制樣品移動方向以及移動速度。

樣品抽屜、觀察窗等部件使用規范的密封件設計，凹槽內嵌O型橡膠圈，對平整硬平面密封良好，無需真空脂，真空度在很短時間內即可到達合適范圍，樣品架一次可同時放置三片標準薄片。

3.束流、高壓、真空控制：

手動/自動兩種模式可選擇。

真空泵與控制器聯機，不需要分別操作。

獨立的高壓KV開關，在保持真空度的情況下直接開關高壓，并設有高壓保護功能。

儀器設計簡單、具備自檢信息功能。