金是一種寶貴的貨幣金屬,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中也有著不可替代的作用,金礦勘探一直受到世界各國的高度重視。在天然金礦床中,金往往與硫化物、硅酸鹽等多種礦物伴生,通過對金伴生礦石的識別和分析來獲取礦床信息是重要的探礦手段。探針、電鏡等各類微區(qū)分析儀器在確定礦物元素構(gòu)成和地質(zhì)分析等方面具有優(yōu)勢,但往往需在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行,難以滿足現(xiàn)場分析需求。激光誘導(dǎo)擊穿光譜（Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）技術(shù)幾乎可分析全部元素,且具有原位、快速優(yōu)勢,在礦物微區(qū)分析方面有重要應(yīng)用潛力。本文針對限制便攜式LIBS儀器在天然金伴生礦石探測中應(yīng)用的關(guān)鍵問題開展研究,研究微區(qū)分析自動對焦、現(xiàn)場快速識別、儀器小型化等核心技術(shù)和方法,以提高LIBS技術(shù)在該場景下的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)LIBS微區(qū)探測,本文首先將顯微物鏡引入便攜式LIBS儀器的光學(xué)系統(tǒng)中,顯微物鏡可以將激光束匯聚的更細(xì),從而實(shí)現(xiàn)較小的探測范圍,降低雜質(zhì)對探測結(jié)果的干擾。但是引入顯微物鏡會造成激光能量密度達(dá)到激發(fā)閾值的區(qū)間變短,設(shè)計(jì)一套快速精確的對焦方法是十分有必要的,本文設(shè)計(jì)了雙色激光輔助結(jié)合圖像對比度對焦模塊... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１世界上第一臺便攜式ＬＩＢＳ儀器?

微型光譜儀系統(tǒng)，提高了儀器的信??噪比和信背比。使用這套系統(tǒng)測得鋼鐵中錳元素的含量檢測限為０．０１６％，??有機(jī)樣品中的鈣元素含量的檢測限為０．１３％，誤差小于５％。此后，便攜式??ＬＩＢＳ儀器不斷發(fā)展，體積不斷縮小，便攜性不斷提升。２０１６年，美國西雅??圖大學(xué)的ＭｃＬａｕｇｈｌｉｎ［?１９］等人開發(fā)了一臺尺寸為３ｘ３５ｃｍｘ５ｌｃｍ的便攜式??ＬＩＢＳ系統(tǒng)，這臺儀器針對氣溶膠中的元素含量進(jìn)行分析，得到的線性回歸??系數(shù)為０．７８，檢出限范圍在（２．３？５．０）ｘｌ（Ｔ５ｍｇ／Ｚ。圖１－２為新式高能手持ＬＩＢＳ??儀器。??圖１－１世界上第一臺便攜式ＬＩＢＳ儀器?圖１－２高能手持式ＬｆｆｉＳ儀器??天然狀態(tài)下的礦物具有新微細(xì)雜的特點(diǎn)，在空間上分布不連續(xù)，表面不??平整，在原位探測時(shí)難以對樣品進(jìn)行打磨拋光等復(fù)雜處理，雖然便攜式ＬＩＢＳ??儀器不斷發(fā)展，但是在天然礦物原位探測方面還存在一定問題。當(dāng)前便攜式??ＬＩＢＳ儀器的光路系統(tǒng)多使用長焦透鏡匯聚激光束，這樣可以增大工作區(qū)間，??免去了對焦的問題，但其取樣范圍往往也較大，有效信號容易淹沒在背景中。??因此，其微區(qū)分析能力較差，尤其不適合含量較低的天然稀有礦物樣品的探??測。另外，為了提高便攜性，現(xiàn)場儀器中往往采用小型化激光器，其能量穩(wěn)??定性較差，激發(fā)光的能量波動勢必會造成光譜信號的波動，這是否會對金伴??生礦石的分析產(chǎn)生影響需要進(jìn)一步評估。??４??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??增強(qiáng)的光譜信號。??ＵＢＳ系統(tǒng)中的等離子體信號收集光路主要可分為垂直接收和側(cè)位接??收［３８］兩種方式，分別如圖２－１、圖２－２所示。垂直接收系統(tǒng)中激光束匯聚和??信號的收集使用同一透鏡，因此光學(xué)系統(tǒng)中必須引入鍍膜反射鏡或者二向色??鏡，鍍膜反射鏡對短波長信號的反射率較低，只能收集波長在２５０？ｗ之后??的長波信號。側(cè)位接收方式中，激光聚焦透鏡和信號收集光路呈一定的角度??擺放［３９］，使用石英透鏡可獲得的信號波長范圍較寬，幾乎可以實(shí)現(xiàn)全譜信號??收集，但是側(cè)位接收方式收集的光譜信號容易受樣品表面平整度影響，對同??一樣品不同位置進(jìn)行探測時(shí)可能收集到差異較大的信號。目前有學(xué)者開展了??不同接收位信號強(qiáng)度分布差異的研宄［４（）４２］，并進(jìn)一步開展了等離子體的空間??分辨研究，這對ＬＩＢＳ信號收集系統(tǒng)的優(yōu)化具有重要意義。在特殊的信號收??集系統(tǒng)中，如遠(yuǎn)程遙測光學(xué)信號收集，要求有足夠大的信號接收角，多采用??望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)作為信號收集模塊，例如常用的卡塞格林望遠(yuǎn)系統(tǒng)［４３］、反射式望??遠(yuǎn)鏡［４４］及牛頓式望遠(yuǎn)鏡［４５］。在現(xiàn)場ＵＢＳ儀器中，空間是十分緊俏的，垂直??接收系統(tǒng)可以共用透鏡，占用更小的空間，相對于側(cè)位接收系統(tǒng)無疑是更加??合適的。????凸?ｊ?色ｆ?１?ｆ?鏡?／?Ａ??光纖＾?丁?—光纖??圓?ｍ??Ｖ光譜儀０ｗ纖ｕ—＾???圖２－１垂直接收方式?圖２－２側(cè)位接收方式??對天然金伴生礦石的原位探測，要求有更小的取樣范圍，因此使用長焦??透鏡匯聚激光束的一般方法不適用，所以本文將顯微物鏡引入光束匯聚部分??以獲得微區(qū)分析能力。但是顯微物鏡的使用使得能量密度達(dá)到激發(fā)閾值的

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3307162