專利名稱：釋光光子分頻譜儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種釋光譜儀，特別是涉及釋光譜儀的光子探測裝置。
背景技術：
儲存了輻射能量的結晶固體接受外界熱或光的激發(fā)后，晶體內部的儲能電子復位并以釋放光子的方式消除其儲存的能量。產生的釋光中，受熱的激發(fā)而釋放的光子是熱釋光，受光的激發(fā)而釋放的光子是光釋光。結晶固體的釋光子反映了結晶固體的本質特征，被激發(fā)出來的光子隨結晶固體的本質即晶體的組成成分、結構以及晶體中所含的雜質離子的種類和含量等的不同而不同。釋光譜儀是一種對結晶固體釋放出的光子進行探測和分析的光譜儀。自從釋光譜儀問世以來，只有兩種類型的釋光譜儀即熱釋光譜儀和光釋光譜儀。這兩種釋光譜儀的區(qū)別在于結晶固體釋放光子的激發(fā)手段不同，熱釋光譜儀是因結晶固體受熱激發(fā)而釋放出光子，光釋光譜儀是因結晶固體受到光的激發(fā)而釋放出光子，相應的兩種釋光譜儀的結構也有所不同。但無論是熱釋光譜儀還是光釋光譜儀，對發(fā)射光子探測使用的技術手段是相同的，都是使用以光電倍增管為核心器件的光子探頭為探測裝置，光子探頭安裝在光子收集室上，光子探頭將探測到的光子信號轉化成電脈沖，然后經放大整形輸入到計算機進行分析和處理。由于兩種釋光譜儀都只有一個光子探頭，采用單道光子計數，獲得的結果都是也只能是對總的光子計數，不能對不同頻率的光子同時進行測定和分析。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的釋光譜儀，其能夠對結晶固體釋放出來的不同頻率的光子同時進行測定和分析。
本發(fā)明的目的是這樣實現的釋光光子分頻譜儀，包括光子收集室和光子探頭，其特征是該釋光譜儀含有兩個以上的光子探頭，與光子探頭相對應，光子收集室的頂蓋上含有截面為圓形的通孔，光子探頭和通孔的數量一致，光子探頭含有濾光片的一端穿過通孔連接在光子收集室的頂蓋上。
進一步講，本發(fā)明的光子探頭和光子收集室頂蓋的連接方式中含有套管，套管的外表面上帶有外突卡環(huán)，其一端帶有內彎托環(huán)，套管穿過通孔并通過外凸卡環(huán)與光子收集室的頂蓋固定連接，光子探頭含有濾光片的一端插入套管，套管的內彎托環(huán)托住光子探頭的頭部，這樣通過插拔可以方便地完成光子探頭的安裝和拆卸。對于釋光光子分頻譜儀，更好的技術方案是濾光片卡放裝置和光子探頭的頭部是分體的，這樣卡放裝置中的濾光片便可以更換。再有，從樣品抽屜中的樣品到每個光子探頭濾光片的垂直距離是相等的。
由于光子探頭上卡放的濾光片是可以更換的，并且現有技術已經可以將允許通過濾光片光子的頻率限制在一個很窄的范圍內，這樣每個光子探頭接收釋光光子的頻率便能夠調整。一個光子探頭可以接收一種頻率的釋光，而釋光譜儀含有兩個以上的光子探頭，多個光子探頭就可以同時接收多種不同頻率的釋光。多個光子探頭接收釋光光子的頻率可以有多種組合方式，增加光子探頭的密度也就提高了探測的精度。
結晶固體釋放出來的光子有一定的頻率范圍，不同頻率光子出現的幾率不是平均一樣的，而是有一定的差別，出現幾率相對比較高的光子能更深刻地反映結晶固體的特征，不妨稱之為特征光子。特征光子概念是在發(fā)明人多年對結晶固體進行實驗室觀測基礎上提出的概念，是對結晶固體認識的深化。結晶固體的釋光光子是結晶固體中儲能電子的能量表征，在相同的激發(fā)條件下，發(fā)射光子的能量是與晶體中儲能電子的能量成正比。因此，晶體的釋光是晶體中儲能電子能量的直接反映，釋光譜圖也就是晶體中儲能電子的能譜圖。具有特定頻率的特征光子體現著晶體中儲能電子的能量分布特征，真實地顯示了晶體的本質。
這一概念的提出對于深入研究結晶固體釋光的本質、礦物鑒定以及地質樣品年齡的測定等都具有重要的意義，本發(fā)明就是與特征光子概念相對應的一種設計方案。正因為如此，本發(fā)明與以往各實驗室所采用的光子探測設備有著本質的不同。應用本發(fā)明對結晶固體激發(fā)出來的光子進行分頻接收和處理，可以確定結晶固體在一定激發(fā)條件下釋放出來的特征光子。不同結晶固體在相同的激發(fā)條件下釋放出來的特征光子一般是不一樣的，特征光子的不同反映出釋光光子能量的差異，進一步講體現的是儲能電子能量的差異?，F有的釋光測量設備都無法觀測到這種特征光子及其能量狀況，因為他們所采用的接收光子的探測器都是單一的，采用的濾光片也是寬帶的，無法對特征波長進行區(qū)別。
釋光光子分頻譜儀能夠將結晶固體釋放出來的光子進行選頻接收，并分別記數和處理，實際上是一個多道光子記數和處理系統(tǒng)。通過對結晶固體釋光光子的多道記數存儲和分析處理，便可獲得一張結晶固體的分頻釋光譜圖，從譜圖上的峰值便可以確定特征光子。一種結晶固體釋放出的光子一般具有較寬的頻率范圍，并往往具有多種不同頻率的特征光子，這些特征光子就含在結晶固體的釋光中。在得到特定結晶固體特征光子的情況下，再通過本發(fā)明對該種結晶固體單一頻率的特征光子進行多點同時測定或者不同頻率的特征光子同時進行測定和分析，可以得到更有價值的信息。
釋光中包含特征光子現象是在對地質樣品用熱釋光技術進行年齡測定時發(fā)現的，而且，首先就在實驗室中把它用于地質樣品的年齡測定，并獲得了成功。同理光釋光技術也應發(fā)展成為一種更為準確地解決地質樣品年齡測定問題的有效技術。對在光釋光譜儀基礎上改進的釋光光子分頻譜儀而言，其保留了光釋光譜儀的優(yōu)點，如可以針對可選擇的激發(fā)光源從地質樣品中確定最佳測定年齡的礦物，使所得的年齡數據真實可信，又增加新的內涵，如可以對利用同一地質樣品中不同礦物的特征光子分別得到的測齡數據相互比較、驗證，從而提高礦物測齡的可信度。具體而言，不同礦物的特征光子的頻率一般都是不一樣的，通過本發(fā)明可以針對同一地質樣品中不同礦物的特征光子同時進行分頻探測和分析，并把分別獲得的測齡結果進行互比、驗證，去偽存真，能夠提高測齡結果的可信度。此外，通過本發(fā)明可以針對同一地質樣品中同一礦物的不同特征光子同時進行分頻探測和分析，并把分別獲得的測齡結果進行互比、驗證，也能進一步提高測齡結果的可信度。因此，使用本發(fā)明得到的測年數據對提高釋光測年的準確度和可信度具有重要的科學價值和實際意義。應用釋光光子分頻譜儀對地質樣品進行年齡測定時，是一種全新概念的測年技術。
由于釋光是礦物本身所具有的發(fā)光性質，在一定條件下，每一種礦物都有自己的特征釋光譜。礦物的特征釋光譜除了與礦物的結構和組成有關外，還與礦物中的雜質含量有關，礦物中雜質的元素特征和含量對礦物的釋光譜的譜型和強度都有直接的作用，因此，利用特征釋光譜能夠成為礦物分析和鑒定的重要手段。


圖1為釋光光子分頻譜儀主體部分的結構示意圖；圖2為光子探頭頭部及其支撐套管的結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例的光子收集室頂蓋展開為平面后通孔分布位置示意圖。
具體實施例方式
結合現有技術，本發(fā)明可以有多種實施方式。針對光釋光譜儀或者熱釋光譜儀，其改進之處限定在光子收集室和光子探頭以及與光子探頭相配套的裝置，其他部分保留原有的結構不變。此外還可以首先將光釋光譜儀和熱釋光譜儀集成為一體，使之成為一種可以對釋光激發(fā)方式做出選擇的釋光譜儀，相當于兩種釋光譜儀共用樣品抽屜、光子收集室和光子探頭以及與光子探頭相配套的裝置，在此基礎上再對光子收集室和光子探頭以及與光子探頭相配套的裝置做出改進，下面就針對此種實施方式詳細地闡述本發(fā)明。
參照圖1，釋光光子分頻譜儀是集傳統(tǒng)熱釋光和光釋光譜儀為一體的釋光譜儀，相當于熱釋光譜儀和光釋光譜儀共用樣品抽屜8、光子收集室2和光子探頭3。整個儀器主要由加熱部分1、激發(fā)光源、樣品抽屜8、光子收集室2、光子探頭3以及與光子探頭相配套的數據記錄和分析等部件組成。激發(fā)光源是一套紫外和可見的冷光光源，由不同能量和不同功率的激光器組合而成，專為研究晶體的光釋光譜而配備的廣譜激發(fā)光源。
參照圖1、圖2和圖3，本釋光譜儀含有12個光子探頭3，與此相對應，在光子收集室2的頂蓋21上含有12個截面為圓的通孔9，12個通孔在頂蓋上的分布方式如圖3所示，通過展開的平面示意圖可以看出，12個通孔分成兩組，內圈和外圈各六個通孔，a1-a6為內圈通孔，b1-b6為外圈通孔，內外圈通孔之間相錯排列，各圈通孔均勻排列。在每一個通孔9上都安裝有相同的套管6，套管6的外表面上帶有外突卡環(huán)61，其一端帶有內彎托環(huán)62，套管6穿過通孔9并通過外凸卡環(huán)61與頂蓋21螺栓連接，從而使每個套管6和光子收集室2的頂蓋21固定連接在一起，光子探頭3含有濾光片33的一端插入套管6，套管6的內彎托環(huán)62托住光子探頭3的頭部31，進而托住光子探頭3，光子探頭3的安裝和拆卸非常方便，只要插入或拔出套管6即可。濾光片卡放裝置32為環(huán)狀并在卡放裝置32外側含有外螺紋，光子探頭3的頭部31內側含有內螺紋，卡放裝置32與光子探頭3的頭部31螺紋連接在一起，濾光片33放在卡放裝置32內安裝在光子探頭3的頭部31上。更換光子探頭3上的濾光片33時首先將光子探頭3從套管6中拔出，再將卡放裝置32從光子探頭3的頭部31旋下，取出濾光片33，把新的濾光片放到卡放裝置32上，然后重新將卡放裝置32旋進安裝在光子探頭3的頭部31上。把本實施例作為光釋光譜儀使用時，光源控制開關5開啟后，激光光源發(fā)出的激光可以進入屏蔽導管4，進而通過準直器7到達樣品抽屜8中的樣品10。從樣品10到每一個光子探頭3上濾光片33的垂直距離是一樣的。
由于本技術方案中有12個光子探頭，每個探頭都可以安裝有不同頻率的濾光片，所有探頭作為一個整體，可以對同一結晶固體樣品釋放出來的光子進行選頻測定分析。使用釋光光子分頻譜儀，由于其設計成同時可以接收十二種不同頻率從晶體中激發(fā)出來的光子，用它可以把不同頻率的光子分開，分別進行處理和計數，由于光子探頭的接收頻率是可調的，該釋光譜儀可以針對不同的結晶固體以及不同的激發(fā)條件設置不同的接收頻率組合。然后，通過多道分析器和計算機存儲處理，便可獲得一張結晶固體的釋光譜圖，從釋光譜圖中可以確定結晶固體的特征光子。知道了結晶固體的特征光子后，在對地質樣品測年時，只需針對特征頻率的光子進行探測。其優(yōu)點是，首先避免了非特征光子的干擾，其次，通過對不同頻率的特征光子分析取得的數值之間可以相互驗證，從而提高數據的可信度。本實施例包括了光釋光和熱釋光兩種結晶固體的激發(fā)方式，不同的激發(fā)方式得到的測齡數據之間可以相互比較，有利于探索兩種激發(fā)方式之間的差異以及提高數據的可信度。
本實施例實際上是一臺研究礦物晶體結構的多功能設備。利用該釋光譜儀可以對釋光光子進行選頻測定分析，并可以進行礦物鑒定以及對釋光本質開展研究。由于該釋光譜儀既可測定熱釋光，又可測定光釋光，故能夠比較同一晶體對兩種激發(fā)過程的反應和兩種不同激發(fā)方法所得礦物測齡的結果。
權利要求
1.一種釋光光子分頻譜儀，包括光子收集室[2]、光子探頭[3]，其特征是該釋光譜儀含有兩個以上的光子探頭[3]，與光子探頭[3]相對應，光子收集室[2]的頂蓋[21]上含有截面為圓的通孔[9]，光子探頭[3]和通孔[9]的數量一致，光子探頭[3]含有濾光片[33]的一端穿過通孔[9]連接在光子收集室[2]的頂蓋[21]上。
2.如權利要求1所述的釋光光子分頻譜儀，其特征是光子探頭[3]和光子收集室[2]的頂蓋[21]的連接方式中含有套管[6]，套管[6]的外表面上帶有外突卡環(huán)[61]，其一端帶有內彎托環(huán)[62]，套管[6]穿過通孔[9]并通過外凸卡環(huán)[61]與頂蓋[21]固定連接，光子探頭[3]含有濾光片[33]的一端插入套管[6]，套管[6]的內彎托環(huán)[62]托住光子探頭[3]的頭部[31]。
3.如利要求1或2所述的釋光光子分頻譜儀，其特征是光子探頭[3]的頭部[31]和濾光片卡放裝置[32]是分體的。
4.如權利要求3所述的釋光光子分頻譜儀，其特征是光子探頭頭部[31]內側含有內螺紋，濾光片卡放裝置[32]為環(huán)狀，在卡放裝置[32]外側含有外螺紋，卡放裝置[32]與光子探頭[3]的頭部[31]螺紋連接在一起。
5.如權利要求4所述的釋光光子分頻譜儀，其特征是從樣品抽屜[8]中的樣品[10]到每個光子探頭[3]上濾光片[33]的垂直距離是相等的。
全文摘要
釋光光子分頻譜儀是一種改進的釋光譜儀，主要涉及釋光譜儀的光子探測裝置。本發(fā)明是在對釋光本質有了更深認識、提出特征光子概念的基礎上對現有技術方案的改進。其目的在于提供的釋光譜儀，能夠對結晶固體釋放出來的不同頻率的光子同時進行測定和分析。本發(fā)明包括光子收集室和光子探頭，其特征是該釋光譜儀含有兩個以上的光子探頭，與光子探頭相對應，光子收集室的頂蓋上含有截面為圓形的通孔，光子探頭和通孔的數量一致，光子探頭含有濾光片的一端穿過通孔連接在光子收集室的頂蓋上。
文檔編號G01J3/28GK1521488SQ0310223
公開日2004年8月18日 申請日期2003年1月30日 優(yōu)先權日2003年1月30日
發(fā)明者李虎侯, 魏明建 申請人:首都師范大學