兴城地区岩石光谱特征与物性参数、金属元素间响应关系研究（英文）

岩石物性参数、元素含量和光谱特征三者之间的相互关系并非独立存在,研究三者之间的相互关系,对于探索通过遥感信息进行岩石矿物成分、物性参数的定量反演方法奠定基础。采集了兴城地区590块岩样本,分析其物性参数(密度、介电常数、电阻率、磁化率)、金属成分含量(Fe, Ti, V, Mn, Zr, Co, Zn, Nb, Bi, Pb)以及岩石光谱之间的关系。将各物化参数与原始光谱、光谱吸收深度、光谱小波包分解后的高低频做相关性分析,找出各物化参数影响光谱吸收和反射的特征波段,探究关系密切的参数。该研究为岩石岩性分类、某种金属元素和物理特性的反演以及用某种参数来预测关系密切的参数奠定了基础,取得如下结论:(1)获得了火成岩中Fe, Ti, Mn, V, Zn, Bi和Pb等元素的特征谱带,其中Fe元素含量更高,与光谱的相关性更显著。在0.4和0.54μm波段附近存在Fe的特征反射波段, 1.0～1.5μm波段范围内存在Fe元素的特征吸收波段;在0.4～0.55和0.6～0.65μm波段范围内, Ti元素与光谱的相关性更显著,在2.28μm波段附近存在Ti的特征吸收波段;在0.41μm波段附近存在Mn的特征反射波段;火成岩、沉积岩V元素与光谱相关性差异性较大,在0.76, 0.81, 0.89, 0.95μm波段附近可能存在火成岩的特征吸收波段和沉积岩的特征反射波段;沉积岩的Zn元素含量与光谱的相关性比火成岩要显著,在0.41, 1.36, 1.59μm波段附近可能存在火成岩Zn的特征反射波段,在2.34μm波段附近可能存在沉积岩Zn的特征波段; 2.14μm波段附近, Bi元素对沉积岩光谱的吸收有一定的作用; Pb的特征谱带可能存在于0.45, 0.54, 2.29μm附近;(2)在岩石各物理特性和光谱的关系研究中,在0.57～0.85μm波段范围内,密度对光谱有很好的吸收反射特征,在0.53μm波段附近,磁化率使光谱有较强的反射,在1.08μm波段附近,磁化率使光谱产生较强的吸收;电阻率和光谱的相关关系与密度和光谱的相关关系极为相似;(3)在岩石各物性参数间的关系中发现,密度和电阻率呈显著正相关的关系;(4)在岩石各物性参数与金属元素的关系中研究发现,密度与各金属元素相关性较弱;磁化率与Fe和Ti元素呈显著的正相关关系;电阻率与各金属元素间的相关关系较弱;介电常数与各金属元素含量呈正相关关系,其中与V, Zn, Bi元素的相关关系最显著;(5)在金属元素间, Fe与Ti有较显著的正相关关系, Ti与Fe, V元素间有较强的正相关关系, Zn和Pb存在较强的正相关。     

兴城地区岩石光谱特征与物性参数、金属元素间响应关系研究

岩石物性参数、元素含量和光谱特征三者之间的相互关系并非独立存在, 研究三者之间的相互关系,对于探索通过遥感信息进行岩石矿物成分、物性参数的定量反演方法奠定基础。采集了兴城地区590块岩样本,分析其物性参数（密度、介电常数、电阻率、磁化率）、金属成分含量（Fe, Ti, V, Mn, Zr, Co, Zn, Nb, Bi, Pb）以及岩石光谱之间的关系。将各物化参数与原始光谱、光谱吸收深度、光谱小波包分解后的高低频做相关性分析,找出各物化参数影响光谱吸收和反射的特征波段,探究关系密切的参数。该研究为岩石岩性分类、某种金属元素和物理特性的反演以及用某种参数来预测关系密切的参数奠定了基础,取得如下结论：（1）获得了火成岩中Fe,Ti,Mn,V,Zn,Bi和Pb等元素的特征谱带,其中Fe元素含量更高,与光谱的相关性更显著。在0.4和0.54 μm波段附近存在Fe的特征反射波段,1.0~1.5 μm波段范围内存在Fe元素的特征吸收波段;在0.4~0.55和0.6~0.65 μm波段范围内,Ti元素与光谱的相关性更显著,在2.28 μm波段附近存在Ti的特征吸收波段;在0.41 μm波段附近存在Mn的特征反射波段;火成岩、沉积岩V元素与光谱相关性差异性较大,在0.76,0.81,0.89,0.95 μm波段附近可能存在火成岩的特征吸收波段和沉积岩的特征反射波段;沉积岩的Zn元素含量与光谱的相关性比火成岩要显著,在0.41,1.36,1.59 μm波段附近可能存在火成岩Zn的特征反射波段,在2.34 μm波段附近可能存在沉积岩Zn的特征波段;2.14 μm波段附近,Bi元素对沉积岩光谱的吸收有一定的作用;Pb的特征谱带可能存在于0.45,0.54,2.29 μm附近;（2）在岩石各物理特性和光谱的关系研究中,在0.57~0.85 μm波段范围内,密度对光谱有很好的吸收反射特征,在0.53 μm波段附近,磁化率使光谱有较强的反射,在1.08 μm波段附近,磁化率使光谱产生较强的吸收;电阻率和光谱的相关关系与密度和光谱的相关关系极为相似;（3）在岩石各物性参数间的关系中发现,密度和电阻率呈显著正相关的关系;（4）在岩石各物性参数与金属元素的关系中研究发现,密度与各金属元素相关性较弱;磁化率与Fe和Ti元素呈显著的正相关关系;电阻率与各金属元素间的相关关系较弱;介电常数与各金属元素含量呈正相关关系,其中与V,Zn,Bi元素的相关关系最显著;（5）在金属元素间,Fe与Ti有较显著的正相关关系,Ti与Fe,V元素间有较强的正相关关系,Zn和Pb存在较强的正相关。     

端视ICP-AES测定铀化合物中的40种微量杂质元素

本文叙述一种用TEHP(磷酸三辛酯)—Kel-F(聚三氟氯乙烯粉)反相分配色层使铀与微量杂质元素分离,用端视ICP—AES测定多种铀化合物中共计40种微量杂质元素的分析方法。该方法,在取样200mg和选定的端视ICP条件下,能一次同时测定40个元素。在重加回收中,除Ta和Mo的回收率稍差外,其余元素的回收率是84—118%,大多数元素的测定精密度(RSD)<±10%,考核结果令人满意,实际样品分析与其它方法分析结果基本相符。并作了Fe、Na、Ca的干扰实验。     

高稀释比分析少量硅酸盐岩石和矿物样品

本文提出了一个利用X射线荧光光谱测定少量硅酸盐岩石和矿物样品中主、次元素的方法。方法中将70—120mg样品与3600mgLi_2B_4O_7混合,用熔样机制成玻璃饼。与标准样品的推荐值进行对照表明,分析结果令人满意。如果适当减小玻璃饼的直径大小。分析样品的用量还可以进一步降低。     

化学反应在发射光谱分析上的应用——Ⅲ、花岗岩中痕量Nb、Ta、W、Hf的同时测定

本方法系利用热化学试剂CdCl_2+AgCl在室电极内与岩石中的难挥发元素Nb、Ta、W、Hf发生化学反应,形成易挥发氯化物的办法,使这些元素的直接测定下限降低到ppm级(Nb、W—5ppm;Ta、Hf—8ppm)。测定的相对标准偏差,当浓度为50ppm时,不超过9%。鉴于Nb、Ta、Hf的矿物较其氧化物更难于被氯化的事实,标准样品应采用有正确分析结果的天然样品。     

ICP-中阶梯光栅光量计测定土壤中微量元素

采用ICP-SSV型中阶梯光量计,一次引入试样溶液,同时测定土壤中微量元素Zn、Pb、P、Ni、Fe、Mn、Cr、Cu、Ga和Cd。溶液中含Ca1000ppm时对测定1ppm Pb的影响进行了研究。用背景补偿器DBC—33及另选合适的分析线两种方法,克服了钙所产生的强散射光干扰进行背景校正,都能得到满意的结果。操作条件: 输入功率1.1kW 等离子气14升/分辅助气0.1升/分载气0.5升/分溶液提升量1.2毫升/分积分时间10秒标准溶液的配制与试样相一致,盐酸浓度控制在5%,但允许到10%。试样溶液在三个月内是稳定的,仅仅Ga和Cd略有偏移。用标准加入法测得上述元素回收率为98—105%,     

W波段三次谐波回旋管实验研究

国内首次成功进行W波段三次谐波回旋管实验。回旋管工作模式为TE61,磁场1.2 T,采用拍频法测定工作频率为94.86 GHz。电子束电压为45 kV时,电流1.6 ~ 4.4 A范围内都观测到了三次谐波振荡信号。采用焦热计测定最大输出功率4.9 kW,效率约 3%。     

ICP-AES法测定镍基、铁镍基高温合金与结构钢中的微量硼

本文采用ＩＣＰ－ＡＥＳ法对镍基、铁镍基高温合金与结构中微量硼元素的测定进行了研究,着重考察了镍基ＤＺ１２５合金,铁镍基ＧＨ４１６９合金和结构钢的基体与合金元素对硼含量测定的影响,采用了分步沉淀分离方法,消除了铁（基体）、钨和铌,钽（合金中共存元素）对硼的干扰,测定了样品中微量硼,取得了满意的结果。     

直流等离子体-中阶梯光栅光谱仪测定高纯氧化镧、氧化钇中稀土杂质

本文采用中阶梯光栅光谱仪,直流等离子体光谱法测定高纯(99.99%)氯化镧、氧化钇中稀土杂质元素,由于仪器具有很高的色散率,因而方法具有灵敏度高、干扰少的特点。     

基线换算近似定量分析法在测定地质样品的初步应用

这个方法适用于岩石、矿物以及化合物中的金属元素全分析。采用该方法可获得被测元素的相对百分含量的分析结果,含量从0.05—90%范围都可测定。用本方法分析,样品和标样必须是均匀的,标样和试样的成分要相似。采用校正曲线法可以提高分析的准确度。本方法有许多显著的优点,如操作简单,快速,准确度高等等。     

TE_(02)模式W波段三次谐波回旋管腔体设计

设计了用于W波段三次谐波回旋管的带有iris结构的开放式谐振腔。采用低损耗圆对称模式TE_(02)工作。起振电流为2.9A,欧姆效率67%。PIC数值模拟结果表明,TE_(02)模式在iris谐振腔中可以实现稳定的W波段三次谐波单模振荡。当电压为45kV、电流为4A、横纵速度比为1.5时,可以获得25.7kW功率输出,对应的工作效率为14.3%。     

电感耦合等离子体(ICP)发射光谱法测定岩石中钙、镁、铝、铁、锰、钛

一、前言电感耦合等离子体(ICP)光谱分析是七十年代初引进我国的新技术,它具有检出限低、重现性好、基体影响小、能同时测定多种元素等优点,近年来已在冶金、地质、生物和环境保护等领域中得到了广泛的应用。岩石中钙、镁、铝、铁、锰、钛造岩元素的分析,目前通常是采用容量法、比色法等,这些方法准确度高、精密度好,但是测定速度慢,劳动强度大,成本高。本法引入ICP光源,用仪器分析代替繁琐的化学手工操作。样品经简单化学处理后,一次摄谱同时测     

微波消解石墨炉原子吸收光谱法测定蒙山全蝎中的痕量锗

建立了石墨炉原子吸收光谱法测定蒙山全蝎中痕量元素锗的方法.通过程序控温、控压的分步微波消解方式消解样品,优化石墨炉升温程序,采用Ni(NO3)2为基体改进剂,以氘灯扣除背景,在265.2nm波长下测定蒙山全蝎中痕量元素锗.在选定分析条件下,锗的检出限为0.30μg/L,RSD的范围为1.2%-3.1%,回收率为88.9...     

小型分段式高分辨率中阶梯光栅光谱仪的设计

由于棱镜具有色散不均匀的特点,中阶梯光栅光谱仪的二维谱图在长波波段不可避免地存在相邻衍射级次间相互干扰的情况。为了克服这一缺点,同时充分利用探测器像面,设计了一种小型分段式的中阶梯光栅光谱仪。通过对中阶梯光栅和棱镜色散原理的详细分析,确定了二者参数与探测器之间的关系,结合双缝间隔设计方法,采用双狭缝切换的方式,给出分段式中阶梯光栅光谱仪的设计方法。利用此方法将系统的波段范围165～800 nm分为165～230 nm和210～800 nm两部分,焦距设计为200 mm,分别采集双波段的二维谱图。使用光学设计软件对光学系统进行仿真,结果表明,200 nm处的实际光谱分辨率可达0.015 nm,满足设计指标的要求。     

高能偏振能量色散X射线荧光光谱仪测定地质样品中稀土元素

由于稀土元素本身的特点及以往X射线荧光光谱仪的局限性,用XRF方法快速测定地质样品中稀土元素一直是个难点。探讨了有效解决该问题的途径。采用粉末压片制样,应用Epsilon 5型高能偏振X射线荧光光谱仪(HE-P-EDXRF)建立了土壤、岩石和水系沉积物中稀土元素La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu和Y的EDXRF分析方法,对分析线,二次靶,基体校正方法及校准曲线的回归等进行了探讨。结果表明,La,Ce,Pr,Nd和Y的校准曲线的相关系数r>0.99,其余元素的相关系数也均在0.969以上;Pr的检出限为4.09,其余元素的检出限在0.03~2.13之间;对岩石标准物质GBW07105连续测定10次,RSD在0.81%~8.35%;检验样本的EDXRF测定值与电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定值平均相对偏差在4.4%~15.4%之间,除Gd外其余元素的平均相对偏差均在15%以内,其中较好的为Y(4.4%),La(8.3%),Ce(8.3%),Nd(8.6%)。综上可知,本方法操作简单,能够实现大批量的岩石、土壤、水系沉积物中稀土元素的快速准确测定。     

4H-SiC材料在紫外波段吸收系数的分析研究

基于已报道的4H-SiC材料在紫外波段(325—390nm)吸收系数的测定,结合经验公式,采用外推和多项式拟合方法分析4H-SiC材料在200—400nm紫外波段的吸收系数,并得到4H-SiC材料的吸收系数与波长的关系式。对4H-SiC吸收系数的分析研究将作为4H-SiC光电探测器结构设计的一个重要依据。     

电感耦合等离子体-原子发射光谱法测定陶瓷颜料中的多种元素

采用电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES)同时测定了陶瓷颜料中的镉、锌、钛、铬、铁、钙、镁等多种元素。样品经王水的缓慢溶解,再加入氢氟酸除硅。在HNO3介质中,用ICP-AES测定其中的多种元素。讨论了溶样条件、基体效应等影响因素。在选定的仪器最佳条件下,该方法测定各元素的相对标准偏差(RSD,n=12)在0.52%—3.06%之间,加标回收率在98.6%—104.3%之间。该方法分析实际样品,分析结果与其他方法一致。     

ICP-AES测定电解镍中的杂质元素

采用电感耦合等离子体发射原子发射光谱法(ICP-AES)测定了电解镍中锰、磷、钴、铁、铜、镁、铝、锌、镉、硅和锡等11种元素的含量,对仪器各项参数进行优化,采用基体匹配办法克服基体干扰,通过选择合适的分析谱线和背景校正消除共存元素间干扰。方法应用于实际样品分析,11种元素的回收率为92.0%—107.0%,相对标准偏差0.3%—5.1%,测定结果与标准方法的测定值相符。     

中阶梯光栅-平面镜型空间外差拉曼光谱仪对无机化合物的探测

为了实现高分辨率、宽波段的空间外差拉曼光谱探测,使用中阶梯光栅的四个衍射级次,每个级次的对应一定范围光谱,总的光谱探测范围得到了扩增,最终根据设计,搭建了一台中阶梯光栅-平面镜的空间外差拉曼光谱(Echelle-Mirror Spatial Heterodyne Raman Spectroscopy, EMSHRS)实验平台。通过标准光源进行光谱定标得到该仪器的理论光谱分辨率为1.033 cm^-1,单个衍射级次对应的波段宽度为1058 cm^-1,最后对三种无机物进行了光谱探测和分析,实验结果表明中阶梯光栅-平面镜型空间外差拉曼光谱技术可实现对无机物的快速、高分辨和宽波段检测,具有良好的应用前景。     

岩石化学成分及复介电常数与光谱特征的关系探究

实验对辽宁省兴城地区的97块岩石样本测量了350～2 500 nm间光谱反射率,岩石化学成分及部分样本的复介电常数值,并用包络线去除法计算了光谱吸收深度。研究基于岩石化学成分光谱特征理论、介电常数相关理论,利用相关性分析的方法求得岩石各化学成分与光谱吸收深度间的相关系数曲线、岩石复介电常数与光谱反射率间的相关系数曲线。通过归纳总结曲线形态特征,获得以下信息：(1)岩石中SiO₂,Al₂O₃,CaO,K₂O,MgO,灼失含量与光谱吸收深度在波段(1 900～2 500 nm)间相关性明显,在1 900,2 200和2 300 nm等化学元素识别特征波段处,出现局部极大/极小值;火成岩中Fe₂O₃含量与光谱吸收深度在铁元素的特征波段(400～550 nm)有着良好的相关性,相关系数达-0.406。探讨岩石光谱吸收特征与其化学成分含量间的关系在通过遥感影像进行成矿预测、识别岩性等方面都有着积极的作用。(2)岩石复介电常数总体与岩石反射率呈负相关,实部相关性优于虚部,实部相关系数在1 900 nm附近达到极小值-0.753。观查曲线可知,介电常数实部与光谱反射率相关系数在1 900和2 200 nm附近都有着良好的相关性,因此实验运用不同的模型拟合了在该处的响应关系函数曲线。介电常数是介质的基本物理性质之一,现有研究中多在微波波段中分析电磁波特征与介电常数间的关系,该研究在可见光和近红外波段范围内探究了二者间的关系,为进一步探讨岩石介电特性和光谱特征奠定了基础。