常见盐岩矿物晶体演化的太赫兹光谱表征

发布时间：2020-04-22 11:27

【摘要】：矿物晶体是矿产资源的重要组成部分,是国民经济的重要支柱,矿物晶体演化的研究对于地质找矿、了解晶体演化过程及改善晶体品质具有重要意义。本文利用太赫兹时域光谱系统对常见的盐岩矿物晶体的演化进行表征,从常见矿物单晶入手,逐步扩展到混合晶体、天然矿物晶体,结合X射线衍射装置和光学显微镜手段,初步建立起矿物晶体演化的太赫兹光谱表征方法。本文的主要内容和结论如下:(1)利用太赫兹时域光谱系统,对人工生长的盐岩矿物单晶(KCl、Na_2SO_4、石膏)进行检测,结合X射线衍射和光学显微镜,发现太赫兹光学参数(吸收系数、折射率)能反映晶体演化过程中包裹体面积和结晶水的变化情况,初步建立起矿物单晶演化的太赫兹光谱表征手段。(2)对人工生长的NaCl、KCl混合晶体进行检测,改变混合晶体生长温度和含量配比,建立了太赫兹光学参数与混合晶体含量配比和生长温度的模型,实现了太赫兹光谱技术同时检测混合晶体的组分含量和生长温度。(3)利用太赫兹时域光谱系统探测天然矿物晶体(石盐晶体,石膏、石盐和钙芒硝混合晶体),为复杂天然晶体的太赫兹光谱检测奠定基础。
【图文】：

对研究方法提出了更高的要求，因此，新方法和新技术的应用仍是值得研究的方向，运用新技术研究矿物晶体将会得到更多有用的信息。1.3 太赫兹光谱技术1.3.1 太赫兹辐射简介太赫兹波是指频率处在 0.1THz 到 10THz 波段内，对应波长范围为 3mm 至30μm 的电磁波。如图 1.1 所示，太赫兹波频率位于微波和红外线之间，处于宏观经典理论向微观量子理论、电子学向光子学的过渡区域，能量介于光子和电子之间[33]。由于太赫兹波所处的特殊频段，既不能完全利用光学理论来解释其特性，也不能完全使用微波理论来解释，因此二十世纪九十年代以前，太赫兹波研究止步不前，被称为“太赫兹空白”。直到九十年代之后，由于新材料新技术的飞速发展，特别是超材料和超快技术的发展，太赫兹技术才能突破瓶颈得以迅速发展和广泛应用[34]。

兹时域光谱技术是一种相干探测技术，能够同时获得太赫兹脉位信息，通过对时间波形进行傅立叶变换能直接得到样品的吸光学参数。太赫兹时域光谱有很高的探测信噪比和较宽的探测很高，可以广泛应用于多种样品的探测。的太赫兹时域光谱系统如图 1.2 所示，主要由飞秒激光器、太太赫兹辐射探测装置和时间延迟控制系统组成。飞秒激光器产分束镜后被分为两束，一束激光脉冲（泵浦脉冲）经过时间延赫兹辐射源上产生太赫兹辐射，另一束激光脉冲（探测脉冲）入射到太赫兹探测器件上，，通过调节探测脉冲和太赫兹脉冲之探测出太赫兹脉冲的整个波形。兹时域光谱系统分为透射式和反射式两种，它既可以进行透射射探测，还可以在泵浦-探测的方式下研究样品的时间动力学品和不同的测试要求可以采用不同的探测装置。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P574;O441.4

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本文编号：2636470