一种高纯石英中流体包裹体含量的检测方法技术

本发明专利技术提出了一种高纯石英中流体包裹体含量的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：采用显微镜拍摄待检样品的明场背景图像和多组待检图像；通过正交偏光图像确定石英颗粒的分布区域，并完成石英的颗粒化处理；确定石英颗粒内每个像素点的透光率，对透光率进行概率统计，得到不同透光率的概率密度，获得单帧图像的流体包裹体的概率密度曲线；将多组待检图像处理后，得到多帧图像的流体包裹体的概率密度曲线并累积，得到不同透光率的累积概率密度，获得多帧图像流体包裹体概率密度累积曲线并进行积分计算，得到流体包裹体指数。本发明专利技术达到简单快速检测高纯石英中流体包裹体含量的目的，为高纯石英原料筛选、评价提供关键性指标。指标。指标。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯石英中流体包裹体含量的检测方法


[0001]本专利技术涉及流体包裹体检测
，特别是指一种高纯石英中流体包裹体含量的检测方法。

技术介绍

[0002]高纯石英砂是指SiO2含量超过99.9％的石英砂，其制品主要应用在光伏、电光源、电子信息、光通信等高
，是不可或缺的关键性基础材料，尤其是用高纯石英砂制作的石英舟、石英坩埚等产品是单晶硅光伏板、芯片(晶圆)生产必需的原材料之一，对光伏和IT行业发展具有重要意义。
[0003]对高纯石英砂的要求不仅局限于SiO2含量，还对高纯石英砂中流体包裹体含量有严格的要求。已有的研究表明流体包裹体的存在会造成高纯石英制品中气泡增加，严重影响其品质和使用效果，这就是很多石英砂SiO2品位达到要求，但依然不能用于加工高纯石英制品的主要原因。
[0004]流体包裹体是成岩成矿流体(含气液的流体或硅酸盐熔融体)在矿物结晶生长过程中，被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中的、至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着相的界限的那一部分物质。流体包裹体一般由气相和液相两部分组成，少量流体包裹体中可见固相物质，其中气相成分主要为H2O,CO2,CH4,N2,H2S。液相成分主要为H2O。
[0005]石英中流体包裹体粒度较小，一般仅有几微米到几十微米，在显微镜下通常表现为如图1所示的条带状黑斑，主要原因如图2所示，光在石英颗粒中穿行时，碰到流体包裹体会散射部分光，造成显微照片对应位置变暗。
[0006]高纯石英中流体包裹体含量目前还没有统一的检测方法，常用的检测方法有2种。第1种是利用流体包裹体主要成分是H2O，与高纯石英(主要成分是SiO2)不同，通过红外光谱等检测等方法，测定样品中羟基(
‑
OH)含量，间接反映流体包裹体含量。第2种是将石英砂破碎到特定粒度，取特定颗石英砂，检测含流体包裹体的颗粒数。
[0007]然而这些检测方法都存在一定的问题。第1种，利用红外光谱检法，只能半定量的检测样品中羟基含量，无法获得定量数据。第2种，检测含流体包裹体的石英颗粒数法，很难区分石英可以中流体包裹体分布的密度，例如图3中A和B两颗石英中流体包裹体分布密度差异很大，但其在该检测方法中对结果影响的权重是一样的。

技术实现思路

[0008]本专利技术提出一种高纯石英中流体包裹体含量的检测方法，通过检测显微照片中石英颗粒亮度的变化，反映石英中流体包裹体含量，从而达到简单快速检测高纯石英中流体包裹体含量的目的，为高纯石英原料筛选、评价提供关键性指标。
[0009]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种高纯石英中流体包裹体含量的检测方法，包括以下步骤：
[0010](1)采用显微镜拍摄待检样品的明场背景图像和多组待检图像，每组待检图像均
包括明场对象图像和正交偏光图像；
[0011](2)通过正交偏光图像确定石英颗粒的分布区域，并完成石英的颗粒化处理；
[0012](3)通过明场对象图像和明场背景图像，确定石英颗粒内每个像素点的透光率，对透光率进行概率统计，得到不同透光率的概率密度，获得单帧图像的流体包裹体的概率密度曲线；
[0013](4)将步骤(1)的多组待检图像均采用步骤(2)和(3)进行处理，得到多帧图像的流体包裹体的概率密度曲线，然后将多帧图像的概率密度曲线累积，得到不同透光率的累积概率密度，获得多帧图像流体包裹体概率密度累积曲线；
[0014](5)对步骤(4)的多帧图像流体包裹体概率密度累积曲线进行积分计算，得到流体包裹体指数。
[0015]进一步地，步骤(3)中，对明场对象图像通过遍历识别出石英颗粒对象中各像素点的灰度信息，然后减去明场背景图像中同一位置的灰度信息，根据两图像中灰度信息的差值获得石英颗粒对象中每个像素点的透光率。
[0016]进一步地，步骤(4)中，对累积概率密度曲线进行模型拟合，得到累积概率密度的光滑曲线，拟合模型为：
[0017]x，p4，p3，p2，p1，q2，q1。
[0018]进一步地，累积概率密度曲线进行模型拟合之前为实测分散曲线，模型拟合之后为光滑曲线，步骤(5)中，对光滑曲线进行积分计算，得到了模型积分，对实测分散曲线进行积分计算，得到了离散数值积分，其中以实测分散曲线积分计算结果为主，离散数值积分即为流体包裹体指数。
[0019]进一步地，步骤(2)中，石英的颗粒化处理，包括以下步骤：
[0020]1)亮度调整：对正交偏光图像进行RGB
‑
>CMYK颜色空间的映射，并增加亮度对比度；
[0021]2)三通道滤波：对步骤1)增强过的正交偏光图像进行R、G和B三颜色的窄通道滤波参数进行优化，把石英颗粒的形状轮廓最大限度的保留下来；
[0022]3)边缘增强：对步骤2)处理后的正交偏光图像实施边缘增强，增强石英对象的边缘和内部纹理信息；
[0023]4)对象识别与过滤：通过对象识别算法，对第3)步生成的图像中的石英颗粒进行对象目标识别，并利用面积阈值和填充因子两参数进行噪点过滤和对象填充；
[0024]5)边界收敛：对步骤4)识别出的对象对比结合原始正交偏光图像，进行保形边缘刻蚀，确保识别对象的几何精度。
[0025]进一步地，步骤(3)中，以步骤5)中得到的识别对象为计算域，确定石英颗粒内每个像素点的透光率。
[0026]进一步地，步骤(1)中，待检样品的制备方法如下：
[0027]A、将石英样品破碎到0.3mm以下，均匀混合，筛分出0.1～0.3mm石英颗粒，在显微镜下从0.1
‑
0.3mm的石英颗粒中挑选1～3g石英单矿物，混匀；
[0028]B、将步骤A中混匀的石英单矿物制备成砂薄片，砂薄片的厚度为0.09
‑
0.11mm，砂薄片为待检样品。
[0029]进一步地，步骤(1)中，明场背景图像的拍摄方法如下：将制好样的待检样品放入带摄像头的偏光显微镜，调整并固定显微镜的入射光强、放大倍数和摄像头的拍摄参数，选择待检样品中一个没有石英颗粒的区域，将显微镜光路调整为明场模式，拍摄明场背景图像照片。
[0030]进一步地，步骤(1)中，多组待检图像的拍摄方法如下：选择待检样品中石英颗粒分布均匀的区域，将显微镜调整为正交偏光光路，调整待检样品方向，使视域内每一粒石英颗粒的亮度都与背景不同，拍摄正交偏光图像，用于记录石英颗粒的位置；不改变待检样品的方向和位置，将显微镜光路调整为明场模式，拍摄明场对象图像，用于记录石英颗粒的透明度，调整待检样品的位置和方位，拍摄多组位置不重叠的待检图像。
[0031]进一步地，步骤(3)中，根据石英颗粒内每个像素点的透光率，对石英颗粒进行着色，得到流体包裹体512阶伪彩色密度影像。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]本专利技术利用平行可见光在通过有流体包裹体的石英颗粒时，会发生散射作用，造成石英可见光透过率降低的原理，通过检测显微照片中石英本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯石英中流体包裹体含量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用显微镜拍摄待检样品的明场背景图像和多组待检图像，每组待检图像均包括明场对象图像和正交偏光图像；(2)通过正交偏光图像确定石英颗粒的分布区域，并完成石英的颗粒化处理；(3)通过明场对象图像和明场背景图像，确定石英颗粒内每个像素点的透光率，对透光率进行概率统计，得到不同透光率的概率密度，获得单帧图像的流体包裹体的概率密度曲线；(4)将步骤(1)的多组待检图像均采用步骤(2)和(3)进行处理，得到多帧图像流体包裹体的概率密度曲线，然后将多帧图像概率密度曲线进行累积，得到不同透光率的累积概率密度，获得多帧图像流体包裹体概率密度累积曲线；(5)对步骤(4)的多帧图像流体包裹体概率密度累积曲线进行积分计算，得到流体包裹体指数。2.根据权利要求1所述的一种高纯石英中流体包裹体含量的检测方法，其特征在于，步骤(3)中，对明场对象图像通过遍历识别出石英颗粒对象中各像素点的灰度信息，然后减去明场背景图像中同一位置的灰度信息，根据两图像中灰度信息的差值获得石英颗粒对象中每个像素点的透光率。3.根据权利要求1所述的一种高纯石英中流体包裹体含量的检测方法，其特征在于，步骤(2)中，石英的颗粒化处理，包括以下步骤：1)亮度调整：对正交偏光图像进行RGB
‑
>CMYK颜色空间的映射，并增加亮度、对比度；2)三通道滤波：对步骤1)增强过的正交偏光图像进行R、G和B三颜色的窄通道滤波参数进行优化，把石英颗粒的形状轮廓最大限度的保留下来；3)边缘增强：对步骤2)处理后的正交偏光图像实施边缘增强，增强石英对象的边缘和内部纹理信息；4)对象识别与过滤：通过对象识别算法，对第3)步生成的图像中的石英颗粒进行对象目标识别，并利用面积阈值和填充因子两参数进行噪点过滤和对象填充；5)边界收敛：对步骤4)识别出的对象对比结...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守敬，刘磊，赵毅，马驰，
申请(专利权)人：中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：