一种测量折射率的设备及方法技术

本申请提供了一种用于测量折射率的设备和方法，该设备包括：光束入射装置，用于发出垂直入射到岩石薄片表面的第一光束和第二光束，其中，第一光束和第二光束为相干光束，第二光束穿过岩石薄片中的目标矿物得到第三光束；光束处理装置，用于对第一光束和第三光束叠加并滤波后输出目标光束；样品台，设置于光束入射装置和光束处理装置之间，用于放置岩石薄片；数据处理装置，其与光束处理装置连接，用于检测目标光束并根据目标光束计算目标矿物的折射率。通过该设备和方法，能够快速且准确地测出岩石薄片薄片中目标矿物的折射率。

【技术实现步骤摘要】
一种测量折射率的设备及方法
本专利技术涉及地学和石油地质研究领域，并且更具体地，涉及一种用于测量岩石薄片中目标矿物折射率的设备及方法。
技术介绍
在矿物学中，矿物折射率是反映矿物成分、晶体结构的非常重要的常数之一，是矿物种属鉴别的可靠依据。自然界绝大多数目标矿物的折射率介于1.4～2.0之间。在地质研究中通常将岩石或矿物磨制成厚度约0.03mm的薄片，在偏光显微镜下观察矿物的光学性质和测定光学常数，为准确识别矿物并为岩石命名提供依据。对于在岩石薄片中直接测定目标矿物折射率，目前一共有三种方法：(1)有经验的鉴定人员主要通过一系列矿物界面之间的光学现象来判别矿物和树胶之间或邻近矿物之间的相对折射率高低，这些现象包括糙面、突起和贝克线等。(2)ThomasE.Laskowski和DavidM.Scotford(1981)提出一种利用色散油浸法在岩石薄片中测定目标矿物折射率的方法，原理为当白色平行光束射到液体-颗粒边界时，会色散呈不同波长的光线，其中大部分光线会在液体边界上发生偏离并在射到物镜后焦平面时被阻，只有一束光方向不变并可以通过矿物到达物象面，因此颗粒将呈现有色边缘，而颜色即表示液体和颗粒折射率相等时的波长。(3)今年有人还提出利用可见光光谱在岩石薄片中测定目标矿物折射率的方法。先通过可见光光谱与矿物吸收系数之间的关系建立一个公式，再利用矿物在590nm波长实测的吸收率和光波透过厚度为0.03mm的矿物时的实测数值计算出矿物的透射系数，最后在前人制作的一张透射系数-吸收系数-折射率关系图上找出相应的折射率数值。总体来看，第一种方法虽然常用，但仅能够获得矿物的相对折射率，而不是绝对折射率的大小。后两种方法操作繁琐，效率低下，精度不高，一般水平的操作人员也无法完成，并不具有实际推广应用的价值。但由于折射率在矿物鉴定中可以算是最重要的光学参数，尤其现阶段随着油气勘探范围扩大，不再受限于传统的沉积岩，而变质岩、岩浆岩的鉴定中又面临越来越多疑难少见矿物的鉴定，因此，如何快速、准确、定量测量岩石薄片中目标矿物的折射率显得至关重要。
技术实现思路
针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种测量折射率的设备及方法，能够快速且准确地测出岩石薄片薄片中目标矿物的折射率，且操作方便。在一方面，本申请提供了一种用于测量折射率的设备，该设备包括：光束入射装置，用于发出垂直入射到岩石薄片表面的第一光束和第二光束，其中，第一光束和第二光束为相干光束，第二光束穿过岩石薄片中的目标矿物得到第三光束；光束处理装置，用于对第一光束和第三光束叠加并滤波后输出目标光束；样品台，设置于光束入射装置和光束处理装置之间，用于放置岩石薄片；数据处理装置，其与光束处理装置连接，用于检测目标光束并根据目标光束计算目标矿物的折射率。通过该方面，能够快速且准确地测出岩石薄片薄片中目标矿物的折射率。在本方面的一种可能的实现方式中，光束入射装置包括：光源，用于发出入射光束；第一光纤耦合器，用于将入射光束分路为第一光束和第二光束。通过该实现方式，能够保证第一光束和第二光束之间为相干光束，二者的频率相同，相位差恒定。在本方面的一种可能的实现方式中，光束处理装置包括：第二光纤耦合器，用于将第一光束和第三光束叠加以产生干涉并获得叠加光束；差分电路，其与数据处理装置连接，用于对叠加光束进行差分和滤波处理并输出目标光束。通过该实现方式，能够实现第一光束和第三光束之间的干涉，为计算目标矿物的折射率创造条件。在本方面的一种可能的实现方式中，数据处理装置包括：检测器，其与差分电路相连，用于检测目标光束并生成目标光束信号；图像处理单元，与检测器相连，用于接收检测器发送的目标光束信号，并根据目标光束信号计算目标矿物的折射率。在本方面的一种可能的实现方式中，光束入射装置还包括：偏振片，其设置于光源和第一光纤耦合器之间，用于将入射光束转变为偏振光束。通过该实现方式，能够使入射光束转变为振动面位于固定方向的偏振光束，更加有助于最终对干涉条纹的分析。在本方面的一种可能的实现方式中，光源为激光器或氙灯。另一方面，本申请还提供了一种利用上述方面及其可能的实现方式测量折射率的方法，该方法包括：步骤1、在岩石薄片中确定目标矿物和参考区，其中参考区不包括目标矿物；步骤2、光束入射装置向样品台上的岩石薄片的表面垂直发出第一光束和第二光束，第一光束穿过参考区，第二光束穿过目标矿物后得到第三光束；步骤3、光束处理装置对第一光束和第三光束进行叠加产生干涉并获得目标光束；步骤4、数据处理装置检测目标光束并根据目标光束计算目标矿物的折射率。通过该方面，能够快速且准确地测出岩石薄片薄片中目标矿物的折射率。在本方面的一种可能的实现方式中，步骤3包括：步骤31、对第一光束和第三光束进行叠加，得到叠加光束；步骤32、对叠加光束进行差分和滤波处理，输出目标光束。在本方面的一种可能的实现方式中，在步骤2之前，方法还包括：数据处理装置确定测试参数，其中，测试参数包括扫描时间、物镜光斑大小等。在本方面的一种可能的实现方式中，根据目标光束计算目标矿物的折射率，包括：数字处理装置通过图像分析或傅里叶变换计算目标矿物的折射率。上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本专利技术的目的。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1显示了根据本专利技术实施例的测量折射率的设备的示意性框图。图2显示了根据本专利技术另一实施例的测量折射率的设备的示意性框图。图3显示了根据本专利技术实施例的测量折射率的方法的示意性框图。图4显示了根据本专利技术又一实施例的测量折射率的设备的示意图。图5显示了根据本专利技术又一实施例的测量折射率的设备的物镜的内部结构示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。近年来，随着光纤传感、光谱分析、电荷耦合元件(ChargeCoupledDevice,CCD)测量以及计算机技术迅速发展，许多新的折射率测量方法和测量仪器也随之产生。它们或对原有测量方法进行改进，或另辟蹊径，实现对样品折射率的准确、快速、自动化测量。其中迈克尔干涉法作为最经典的干涉法，已经广泛应用于生产和科研领域，其基本原理是利用分振幅法产生双光束以实现干涉，通过改变介质的折射率可调整光程差，从而产生不同的干涉图样。因具有测量精度高、范围广、简单易调节且对样品没有破坏性等特点，在测量材料的折射率、以及难以用传统方法测量的物质的折射率方面也得到了较好的应用。而图像测量技术作为一种以图像为信息载体并从中提取有用信号的测量方法，由于具有高分辨率、高速度、信息量丰富和自动化等诸多优点，目前也已逐渐广泛应用于各种工业测量，将其应用于迈克尔逊干涉法，可以极大改进一些传统技术手段，例如条纹计数和角度距离的控制测量技术等，为实现折射率的高精度自动化实时测量提供必要条件。本专利技术提供了一种基于迈克尔逊干涉法的折射率测量设备，图1为本专利技术的测量折射率的设备10的示意性框图。在图1中，该设备10包括：光束入射装置11，用于发出垂直入射到岩石薄片表面的第一光束和第二光束，第一光束和第二光束为相干光束，岩石薄片包括目标矿物，其中，第二光束穿过目标矿物得到第三光束；光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量折射率的设备，其特征在于，包括：光束入射装置，用于发出垂直入射到岩石薄片表面的第一光束和第二光束，其中，所述第一光束和所述第二光束为相干光束，所述第二光束穿过所述岩石薄片中的目标矿物以得到第三光束；光束处理装置，用于对所述第一光束和所述第三光束叠加并滤波后输出目标光束；样品台，设置于所述光束入射装置和所述光束处理装置之间，用于放置所述岩石薄片；数据处理装置，其与所述光束处理装置连接，用于检测所述目标光束并根据所述目标光束计算所述目标矿物的折射率。

【技术特征摘要】
1.一种测量折射率的设备，其特征在于，包括：光束入射装置，用于发出垂直入射到岩石薄片表面的第一光束和第二光束，其中，所述第一光束和所述第二光束为相干光束，所述第二光束穿过所述岩石薄片中的目标矿物以得到第三光束；光束处理装置，用于对所述第一光束和所述第三光束叠加并滤波后输出目标光束；样品台，设置于所述光束入射装置和所述光束处理装置之间，用于放置所述岩石薄片；数据处理装置，其与所述光束处理装置连接，用于检测所述目标光束并根据所述目标光束计算所述目标矿物的折射率。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光束入射装置包括：光源，用于发出入射光束；第一光纤耦合器，用于将所述入射光束分路为所述第一光束和所述第二光束。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述光束处理装置包括：第二光纤耦合器，用于将所述第一光束和所述第三光束叠加以产生干涉并获得叠加光束；差分电路，其与所述数据处理装置连接，用于对所述叠加光束进行差分和滤波处理并输出所述目标光束。4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述数据处理装置包括：检测器，其与所述差分电路相连，用于检测所述目标光束并生成目标光束信号；图像处理单元，与所述检测器相连，用于接收所述检测器发送的所述目标光束信号，并根据所述目标光束信号计算所述目标矿物的折射率。5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述光束入射装置还包括：偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：余晓露，蒋宏，马中良，席斌斌，鲍芳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11