<div id="zo5w1"></div>
  • <li id="zo5w1"></li>
    <dl id="zo5w1"><ins id="zo5w1"></ins></dl>
    <li id="zo5w1"></li><dl id="zo5w1"><menu id="zo5w1"><small id="zo5w1"></small></menu></dl>
      
    測·控領域專業互動媒體平臺
    推動測試測量,檢測診斷,傳感物聯,遙測自控智能化發展
    當前位置:CK365測控網 > 論文 > 應用技術 >

    基于顯微拉曼光譜儀的人工合成流體包裹體分析

    卓立漢光 2017-09-30 15:07:12

    [導讀] 本文采用拉曼光譜分析方法檢驗人工合成流體包裹體,并與自然包裹體進行比對,驗證拉曼在該領域的可行性。

    流體包裹體是封存在礦物晶格缺陷及穴窩中的原始地質流體,常用于揭示不同時期成巖成礦物化條件、流體成分和物質來源。人工包裹體作為天然包裹體的類比物,是解決與流體包裹體有關的許多問題有效途徑,作為校驗應用與自然界包裹體分析研究的各種儀器和測試方法的標準,人工合成流體包裹體也越來越獲得廣泛的認可。目前較為成熟的制作人工包裹體技術是在水溶液環境下愈合礦物裂縫形成包裹體,image.png體系就是最常見的流體包裹體系之一。

    拉曼散射效應是一種由分子和晶格振動導致的非彈性散射,具有信息豐富、分析效率高和樣品用量少、非侵入性等顯著優點。激光顯微拉曼光譜儀是集光譜學、化學計量學、探測技術以及計算機技術為一體的高新技術。激光顯微共聚焦拉曼光譜技術,在流體包裹體領域具有以下優勢:1)無損傷檢測,無接觸,最大程度保證樣品性能;2)靈敏度高,譜峰信息豐富;3)拉曼光譜技術可以原位檢測包裹體高溫性能,探究內部物質的相平衡、礦物的溶解、沉淀和遷移以及深部巖石的部分熔融作用等。

    本文采用拉曼光譜分析方法檢驗人工合成流體包裹體,并與自然包裹體進行比對,驗證拉曼在該領域的可行性。

    包裹體拉曼光譜研究現狀

    流體包裹體中包含微量的原始成礦流體,自其形成后沒有外來物質的加入和自身物質的流出,是一個相對封閉的體系,因此,流體包裹體可作為原始的成礦流體來研究,具有可靠的原生性。流體包裹體的形成壓力對于研究油氣運移、聚集史及構造運動史等具有重要意義,而如何準確獲得包裹體捕獲時的壓力值,一直是許多學者關注并且不斷探索的課題。目前,常用測定流體包裹體壓力的方法有等容線圖解法、鹽度-溫度法、氯化鈉-水溶液包裹體密度式和等容式法及PVT模擬法等。

    Rosasco等(1975年)最早發表了有關天然流體包裹體的拉曼光譜分析結果,隨后,Beny等(1982年)和Tourary等(1985年)分別發表全面的流體系統和拉曼光譜分析方法的研究成果,這些報道不僅為首肯了拉曼在包裹體領域應用的可能性,也為有效截面積進行流體包裹體定量分析指明了道路。Pasteris等(1988年)系統的討論了拉曼儀器的局限性和最優化分析條件,為拉曼的廣闊應用提供了可能。

    在國內,黃偉林等(1990年),徐培蒼等(1996年)利用拉曼光譜儀進行流體包裹體分析,并對定量分析方法進行了詳細討論。

    激光拉曼檢測原理

    拉曼散射效應是一種由分子和晶格振動導致的非彈性散射,已有近九十年的研究和應用歷史。1923年,史梅耳(A.Smekal)便從理論上預言拉曼光譜的存在。1928年,印度物理學家拉曼發現散射光頻率改變現象,并用分子振動能級與虛能級進行解釋,因而稱為拉曼散射。同時,Landberg 、 Manderstam以及Cabannes、 Rocard均觀察到了拉曼散射結果。拉曼光譜具有信息豐富、分析效率高和樣品用量少、非侵入性等顯著優點,已被廣泛應用到不同的領域,例如,生物技術、礦物學、環境監測、食品和飲料、法醫學、醫學等。

    拉曼光譜是由于晶格振動、電荷密度起伏、自旋密度起伏、電子躍遷以及它們的耦合等因素引起的。當以一定頻率的光源激發樣品時,會產生彈性和非彈性散射現象。大部分分子發生彈性碰撞,光子的頻率沒有改變,或者說波長與能量沒有任何改變,不進行能量轉移;小部分分子發生非彈性碰撞,由于勵磁或失活的分子振動使光子可能會失去或增加一些能量,頻率發生改變。當入射光波在分子中傳播擴散時,以下三種類型的現象可能發生,如圖1所示:

    image.png

    圖1  拉曼及瑞利散射能級示意圖

    首先,當一束光線照射分子時,它可以與其進行能量交換,但分子的凈能量交換△E為零,所以散射光頻率與入射光相同,即E=E0,這個過程被稱為瑞利散射。

    第二,入射光能夠與分子進行能量交換而且凈交換能量是一個分子的振動能量。如果這種相互作用使光子獲得振動能量,則散射光頻率與入射光相比變高,即image.png,稱為反-斯托克斯散射。

    第三,如果光與分子相互作用使分子獲得能量,而光子失去能量,則散射光與入射光相比能量降低,即image.png,這個過程被稱為斯托克斯散射。

    拉曼散射可以是斯托克斯散射,也可以是反-斯托克斯散射。從拉曼散射形成機理可以確認,拉曼散射光能量等于入射光能量加上或減去分子振動能級的能量差,即拉曼散射光的頻率取決于激發光的入射頻率。而拉曼頻率位移(拉曼頻移,Raman shift)和分子振動能級無關,只取決于分子振動能級差。

    實驗過程

    實驗樣品:1組融合二氧化硅毛細管技術制備的流體包裹體樣本,直徑8-12mm,1組天然流體包裹體。

    可以進行拉曼分析的最小流體包裹體取決于多種因素,包括顯微鏡系統的性質、激光光源,光譜儀的檢測器類型、流體的密度、包裹體在樣品中的深度、基質的背景信號等。為減少樣品實驗時間,樣品制備有如下要求:

    1)最佳選擇獲得顯微測溫數據的包裹體,因此樣品需磨成兩面拋光,厚度在50-200um,建議采用蜂蠟包裹。

    2)高反射率礦物(如方解石)在深部會造成雙圖像,為查找樣品增加難度,測試時需要細心查找樣品

    3)測樣時,盡量檢測靠近表面的樣品,如N2流體,最佳深度為30-70um,這個深度可以獲得最強拉曼信號,并避免物鏡與樣品間空氣中氮氣干擾。但共焦拉曼光譜儀一般不會出現這種背景干擾問題,因此此次試驗選擇該類型儀器進行測量。

    4)盡量分析靠近表面的包裹體是流體包裹體拉曼光譜分析的一條重要原則,因為靠近樣品表面的小包裹體很可能比深處大包裹體的拉曼信號更強。

    此外,有三個方面因素可能會引起熒光,包括表面、基質礦物及流體包裹體。因此,實驗之前需充分考慮測試條件,避免熒光的干擾

    實驗設備:北京卓立漢光儀器有限公司自主研發設計的“Finder Vista”顯微共聚焦拉曼光譜儀系統,配備高性能CCD背散射探測器;激光器波長為532nm,強度10mw;1800g/mm光柵,分辨率<0.9cm-1;狹縫寬度為100um,積分時間為20s,掃描尺寸為100X物鏡。

    實驗分析

    天然包裹體和人工合成包裹體的拉曼光譜圖如圖2所示。

    image.png

    圖2天然包裹體和人工合成包裹體的拉曼光譜圖

    本次實驗包裹體為CO2氣體包裹體,可以為研究礦床成礦作用、油氣運聚和成藏、地質流體演化及構造動力學等提供了重要信息。

    CO2分子為直線型,有四種振動模式:對稱伸縮振動V1,非對稱伸縮振動,兩個具有相同頻率的彎曲振動V2a和V2b。對稱伸縮振動模式V1和V2的紅外活性第二能級能量相近,這個能級由image.pngimage.png組成。能級image.png和V1具有相近的能量且振動模式一樣,易形成簡并能級,在激發態時會相互干擾出現拉曼活性即費米共振,產生兩條強特征譜線為1287cm-1和1390cm-1。費米共振雙峰外還有兩個熱峰,分別為1265cm-1和1410cm-1,如圖1所示。人工合成包裹體與天然包裹體均有CO2的費米共振且二者峰位基本相同,峰型一致,兩個熱峰也能完美展現,這表明人工合成包裹體可以成功作為標樣原位分析天然包裹體。

    結論

    拉曼光譜分析毛細管樣品具有簡單、直接、快速、精準等優勢,拉曼光譜儀檢測毛細管樣品不會干擾到樣品內流體的信號,同時,由于毛細管具有宏觀尺寸,因此,拉曼光譜儀激光束不僅能精確地聚焦到每個相態,而且能夠采集到很好的拉曼信號。人工合成的包裹體能夠清晰完善的演繹相變過程及特點,為鑒定天然包裹體的準確觀測奠定了基礎,二氧化碳人工合成包裹體可以作為標樣,作為校驗應用與自然界包裹體分析研究的各種儀器和測試方法的標準,并為天然流體包裹體的拉曼光譜檢測提供技術上的可行性和實用性。

    [整理編輯:CK365測控網]
    標簽:  拉曼光譜分析[5]    無損檢測[0]
     
    [ 論文搜索 ]  [ ]  [ 好友分享 ]  [ 打印本文 ]  [ 關閉窗口 ]  [ 返回頂部 ]

    版權與免責聲明:

    ①凡本網注明"來源:CK365測控網"的所有作品,版權均屬于CK365測控網,轉載請必須注明CK365測控網 www.1717395.com。違反者本網將追究相關法律責任。
    ②本網轉載并注明自其它來源的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點或證實其內容的真實性,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。如其他媒體、網站或個人從本網下載使用,必須保留本網注明的"稿件來源",并自負版權等法律責任。
    ③如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。

    注冊成為CK365測控網會員

    可以無需任何費用瀏覽專業技術文章

     
     
    注冊CK365測控網會員以便瀏覽全文
     
     
    陕西11选5一定
    <div id="zo5w1"></div>
  • <li id="zo5w1"></li>
    <dl id="zo5w1"><ins id="zo5w1"></ins></dl>
    <li id="zo5w1"></li><dl id="zo5w1"><menu id="zo5w1"><small id="zo5w1"></small></menu></dl>
    <div id="zo5w1"></div>
  • <li id="zo5w1"></li>
    <dl id="zo5w1"><ins id="zo5w1"></ins></dl>
    <li id="zo5w1"></li><dl id="zo5w1"><menu id="zo5w1"><small id="zo5w1"></small></menu></dl>