一種巖石無損礦物成分檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種巖石無損礦物成分檢測方法，步驟是：⑴樣品制備：待測巖柱表面研磨進行巖石表面測試，對巖柱表面礦物成分的測定是采用電子探針；⑵巖石三維信息獲?。翰捎肵射線顯微CT設備對巖柱進行X射線顯微CT掃描并對X射線顯微CT數(shù)據(jù)進行重建，形成三維圖像；⑶巖石內(nèi)部礦物成分分析：將電子探針所得到的樣品表面灰度圖像與X射線顯微CT首層成像的灰度圖進行對應，利用形貌相同及灰度相同來確定兩種實驗測定的巖柱表面礦物成分；將X射線顯微CT首層圖像顯示的礦物灰度與內(nèi)部礦物的灰度做對應，即可確定巖石的內(nèi)部礦物成分。本發(fā)明由于采用上述技術方案，即獲得了樣品表面成分分析結果，又得到樣品三維內(nèi)部結果圖像，同時得出樣品內(nèi)部成分分析結果。
【專利說明】一種巖石無損礦物成分檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于巖石檢測【技術領域】，涉及巖石內(nèi)壁礦物成分的檢測，尤其是一種巖石 無損礦物成分檢測方法。
【背景技術】
[0002] 目前，礦物成分檢測大多采用電子探針等物理實驗分析。已有的電子探針分析儀 可以用來分析薄片及巖樣實體中礦物微區(qū)的化學組成，該儀器將高度聚焦的電子束聚焦在 礦物上，激發(fā)組成礦物元素的特征X射線，用分光器或檢波器測定熒光X射線的波長，并將 其強度與標準樣品對比，或根據(jù)不同強度校正直接計數(shù)出組分含量。但此技術僅限于對二 維表面上礦物成分的檢測，無法還原巖石內(nèi)部實際礦物的形貌特征。
[0003] X 射線顯微 CT (3D Micro-computed tomography，3D_MicroCT)技術是一種米用微 焦點X射線成像原理進行超高分辨率三維成像的設備，可以在不破壞樣品的情況下，獲得 高精度三維圖像，顯示樣品內(nèi)部詳盡的三維信息，并進行結構、密度和力學的定量分析，但 是對樣品成分不能進行準確的分析。
[0004] 通過專利公開文獻的檢索，沒有發(fā)現(xiàn)對巖石礦物成分進行檢測的方法，只發(fā)現(xiàn)一 篇與本發(fā)明申請有關的公開專利文獻，謹供審查員參考。
[0005] -種基于超像素描述的月面巖石檢測方法（CN103871062A)，首先對圖像進行各項 異性平滑，以消弱月壤與巖石區(qū)域內(nèi)的紋理但同時很好地保留了邊緣信息；進一步，將圖像 過分割為超像素，利用超像素描述的方法，通過檢測孔洞的方法來達到檢測巖石區(qū)域的目 的。此方法能夠較為準確的檢測出巖石區(qū)域，并準確定位描述巖石的邊界。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種巖石無損礦物成分檢測方法，該方法即可獲得樣品表 面成分分析結果，又可得到樣品三維內(nèi)部結果圖像，同時得出樣品內(nèi)部成分分析結果。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0008] -種巖石無損礦物成分檢測方法，步驟是：
[0009] ⑴樣品制備：待測巖柱表面研磨進行巖石表面測試，對巖柱表面礦物成分的測定 是采用電子探針；
[0010] ⑵巖石三維信息獲?。翰捎肵射線顯微CT設備對巖柱進行X射線顯微CT掃描并 對X射線顯微CT數(shù)據(jù)進行重建，形成三維圖像；
[0011] ⑶巖石內(nèi)部礦物成分分析：將電子探針所得到的樣品表面灰度圖像與X射線顯微 CT首層成像的灰度圖進行對應，利用形貌相同及灰度相同來確定兩種實驗測定的巖柱表面 礦物成分；將X射線顯微CT首層圖像顯示的礦物灰度與內(nèi)部礦物的灰度做對應，即可確定 巖石的內(nèi)部礦物成分。
[0012] 而且，所述的巖石
[0013] ⑴將樣品經(jīng)過打磨、剖光的一面放置到電子探針真空樣品室內(nèi)，利用lPm的細焦 電子束，在樣品表層微區(qū)內(nèi)激發(fā)元素的特征X射線，根據(jù)特征X射線的波長和強度，進行微 區(qū)礦物成分定性或定量分析；
[0014] ⑵利用配有二次電子和背散射電子信號檢測器，拍攝具有組織形貌和微區(qū)成分分 析的圖像數(shù)據(jù)。
[0015] 而且，所述的巖石三維信息獲取的具體方法是：
[0016] ⑴礦物表面成像測試：開啟X射線顯微CT測量模塊，調(diào)整測試參數(shù)，X射線透過樣 品臺上的巖石樣品，樣品的位置需要調(diào)節(jié)到探測器接收成像的2/3處，由樣品對X射線吸收 強度的不同而由探測器系統(tǒng)接收并存儲數(shù)據(jù)，進而保證樣品表面成像及樣品無損成像；
[0017] ⑵礦物三維數(shù)據(jù)獲?。河肵射線顯微CT重構模塊對采集的不同角度的單張圖像進 行三維重構，形成三維圖像。
[0018] 而且，所述巖石內(nèi)部礦物成分的具體分析方法是：
[0019] ⑴內(nèi)部成分分析：將電子探針所得到的樣品表面灰度圖像與X射線顯微CT首層成 像的灰度圖進行對應，利用形貌相同及灰度相同來確定兩種實驗測定的礦物成分，而后利 用X射線顯微CT獲取的樣品三維原始數(shù)據(jù)的信息，將X射線顯微CT首層圖像顯示的礦物 灰度與內(nèi)部礦物的灰度做對應，以此來確定內(nèi)部礦物成分及三維形態(tài)的表征分布；
[0020] ⑵成像結果描述：用電子探針拍攝的背散射灰度圖像與X射線顯微CT掃描重建的 首層灰度圖像中各物質(zhì)的形貌及位置點完全吻合；
[0021] ⑶實例測試比對：電子探針背散射圖像中石英和長石的形貌與X射線顯微CT掃描 結果CT切片圖的石英與長石的相貌相同，且表現(xiàn)的灰度值范圍相同，即可確定X射線顯微 CT數(shù)據(jù)中首層圖像的成分，根據(jù)首層圖像的成分，判別內(nèi)部圖像的成分。
[0022] 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：
[0023] 1、本發(fā)明通過對巖石表面礦物成分的測定來分析同一巖石內(nèi)部同類礦物的三維 空間分布，從而解決僅在二維平面上測定巖石礦物成分的不足的電子探針測檢測方法，本 發(fā)明首次將巖柱表面磨平，利用電子探針的背散射圖像及礦物成分分析方法來測定巖柱表 面，而后在用X射線顯微CT表面成像掃描技術預以對照分析，在測定巖石內(nèi)部礦物形態(tài)上 保留了樣品的原始性，提高了巖石內(nèi)部礦物成分在三維空間分析上的準確度。
[0024] 2、本發(fā)明采用電子探針的背散射技術與X射線顯微CT技術相結合的方式實現(xiàn)，其 中的電子探針的背散射技術用于獲取巖柱表面信息，X射線顯微CT技術用于獲取巖柱三維 信息，通過三維首層信息與表面信息比對實現(xiàn)三維信息表面成分確定，表面信息與內(nèi)部信 息相結合判斷內(nèi)部成分。由于采用上述技術方案，即獲得了樣品表面成分分析結果，又得到 樣品三維內(nèi)部結果圖像，同時得出樣品內(nèi)部成分分析結果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明檢測方法所得到的電子探針圖像；
[0026] 圖2為X射線顯微CT三維數(shù)據(jù)首層圖像；
[0027] 圖3為X射線顯微CT三維原始數(shù)據(jù)；
[0028] 圖4為X射線顯微CT內(nèi)部任意二維圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例。
[0030] 一種巖石無損礦物成分檢測方法，步驟是：
[0031] ⑴樣品制備：待測巖柱表面研磨進行巖石表面測試，對巖柱表面礦物成分的測定 是采用電子探針；
[0032] ⑵巖石三維信息獲?。翰捎肵射線顯微CT設備對巖柱進行X射線顯微CT掃描并 對X射線顯微CT數(shù)據(jù)進行重建，形成三維圖像。
[0033] ⑶巖石內(nèi)部礦物成分分析：將電子探針所得到的樣品表面灰度圖像與X射線顯微 CT首層成像的灰度圖進行對應，利用形貌相同及灰度相同來確定兩種實驗測定的巖柱表面 礦物成分；將X射線顯微CT首層圖像顯示的礦物灰度與內(nèi)部礦物的灰度做對應，以此來確 定內(nèi)部礦物成分。
[0034] 4巖石內(nèi)部任意二維圖信息的獲?。翰捎肵射線顯微CT設備對巖柱進行數(shù)據(jù)重建 后，形成的三維數(shù)據(jù)圖像可查看任意位置的二維信息，為分析數(shù)據(jù)提供了更靈活的方法。
[0035] 本發(fā)明的測定分析方法所采用的電子探針設備及X射線顯微CT設備為現(xiàn)有技術， 因此不再具體描述其結構。
[0036] 本發(fā)明中，所述的樣品的具體制備方法是：
[0037] ⑴將樣品經(jīng)過打磨、剖光的一面放置到電子探針真空樣品室內(nèi)，利用約lPm的細 焦電子束，在樣品表層微區(qū)內(nèi)激發(fā)元素的特征X射線，根據(jù)特征X射線的波長和強度，進行 微區(qū)礦物成分定性或定量分析；
[0038] 待測樣品表面因不夠平整，需將待測樣品某一表面進行打磨剖光。
[0039] ⑵利用配有二次電子和背散射電子信號檢測器，拍攝具有組織形貌和微區(qū)成分分 析的圖像數(shù)據(jù)。
[0040] 本發(fā)明中，所述的巖石三維信息獲取的具體方法是：
[0041] ⑴礦物表面成像測試：開啟X射線顯微CT測量模塊，調(diào)整測試參數(shù)，X射線透過樣 品臺上的巖石樣品，樣品的位置需要調(diào)節(jié)到探測器接收成像的2/3處。由樣品對X射線吸 收強度的不同而有探測器系統(tǒng)接收并存儲數(shù)據(jù)，進而保證樣品表面成像及樣品無損成像；
[0042] ⑵礦物三維數(shù)據(jù)獲?。河肵射線顯微CT重構模塊對采集的不同角度的單張圖像進 行三維重構，形成三維圖像；
[0043] 本發(fā)明中的巖石內(nèi)部礦物成分的具體分析方法是：
[0044] ⑴內(nèi)部成分分析：將電子探針所得到的樣品表面灰度圖像與X射線顯微CT首層成 像的灰度圖進行對應，利用形貌相同及灰度相同來確定兩種實驗測定的礦物成分，而后利 用X射線顯微CT獲取的樣品三維原始數(shù)據(jù)的信息，將X射線顯微CT首層圖像顯示的礦物 灰度與內(nèi)部礦物的灰度做對應，以此來確定內(nèi)部礦物成分及三維形態(tài)的表征分布；
[0045] ⑵成像結果描述：用電子探針拍攝的背散射灰度圖像與X射線顯微CT掃描重建的 首層灰度圖像中各物質(zhì)的形貌及位置點完全吻合；
[0046] ⑶實例測試比對：圖1中電子探針背散射圖像中石英和長石的形貌與圖2中X射 線顯微CT掃描結果第246層CT切片圖的石英與長石的相貌相同，且表現(xiàn)的灰度值范圍相 同，即可確定X射線顯微CT數(shù)據(jù)中首層圖像的成分，根據(jù)首層圖像的成分，判別內(nèi)部圖像的 成分。
[0047] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。不能被認 為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸 屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種巖石無損礦物成分檢測方法，其特征在于：步驟是： ⑴樣品制備：待測巖柱表面研磨進行巖石表面測試，對巖柱表面礦物成分的測定是采 用電子探針； ⑵巖石三維信息獲?。翰捎肵射線顯微CT設備對巖柱進行X射線顯微CT掃描并對X 射線顯微CT數(shù)據(jù)進行重建，形成三維圖像； ⑶巖石內(nèi)部礦物成分分析：將電子探針所得到的樣品表面灰度圖像與X射線顯微CT首 層成像的灰度圖進行對應，利用形貌相同及灰度相同來確定兩種實驗測定的巖柱表面礦物 成分；將X射線顯微CT首層圖像顯示的礦物灰度與內(nèi)部礦物的灰度做對應，即可確定巖石 的內(nèi)部礦物成分。
2. 根據(jù)權利要求1所述的巖石無損礦物成分檢測方法，其特征在于：所述的巖石 ⑴將樣品經(jīng)過打磨、剖光的一面放置到電子探針真空樣品室內(nèi)，利用lPm的細焦電子 束，在樣品表層微區(qū)內(nèi)激發(fā)元素的特征X射線，根據(jù)特征X射線的波長和強度，進行微區(qū)礦 物成分定性或定量分析； ⑵利用配有二次電子和背散射電子信號檢測器，拍攝具有組織形貌和微區(qū)成分分析的 圖像數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的巖石無損礦物成分檢測方法，其特征在于：所述的巖石三維 信息獲取的具體方法是： ⑴礦物表面成像測試：開啟X射線顯微CT測量模塊，調(diào)整測試參數(shù)，X射線透過樣品臺 上的巖石樣品，樣品的位置需要調(diào)節(jié)到探測器接收成像的2/3處，由樣品對X射線吸收強度 的不同而由探測器系統(tǒng)接收并存儲數(shù)據(jù)，進而保證樣品表面成像及樣品無損成像； ⑵礦物三維數(shù)據(jù)獲?。河肵射線顯微CT重構模塊對采集的不同角度的單張圖像進行三 維重構，形成三維圖像。
4. 根據(jù)權利要求1所述的巖石無損礦物成分檢測方法，其特征在于：所述巖石內(nèi)部礦 物成分的具體分析方法是： ⑴內(nèi)部成分分析：將電子探針所得到的樣品表面灰度圖像與X射線顯微CT首層成像 的灰度圖進行對應，利用形貌相同及灰度相同來確定兩種實驗測定的礦物成分，而后利用X 射線顯微CT獲取的樣品三維原始數(shù)據(jù)的信息，將X射線顯微CT首層圖像顯示的礦物灰度 與內(nèi)部礦物的灰度做對應，以此來確定內(nèi)部礦物成分及三維形態(tài)的表征分布； ⑵成像結果描述：用電子探針拍攝的背散射灰度圖像與X射線顯微CT掃描重建的首層 灰度圖像中各物質(zhì)的形貌及位置點完全吻合； ⑶實例測試比對：電子探針背散射圖像中石英和長石的形貌與X射線顯微CT掃描結果 CT切片圖的石英與長石的相貌相同，且表現(xiàn)的灰度值范圍相同，即可確定X射線顯微CT數(shù) 據(jù)中首層圖像的成分，根據(jù)首層圖像的成分，判別內(nèi)部圖像的成分。
【文檔編號】G01N23/04GK104062308SQ201410316882
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權日:2014年7月4日
【發(fā)明者】劉成東, 吳潔 申請人:天津三英精密儀器有限公司