CN105424607A - 基于斜入射光反射差方法的ct装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于斜入射光反射差方法的CT装置和方法，包括壳体、入射光路、样品台、出射光路、信号放大装置、数据采集和处理系统和去材料装置，所述入射光路、样品台、出射光路、信号放大装置、数据采集和处理系统和去材料装置固定在壳体上，所述入射光路包括激光器、起偏器、光弹调制器和移相器，所述出射光路包括检偏器和光电信号转换器，所述光电信号转换器通过信号放大装置连接到所述数据采集和处理系统；所述入射光路中还包括设置于移相器和样品台之间的聚焦装置，本发明的装置结构简单，易于操作，可以对岩心三维结构进行快速精准测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学仪器，尤其涉及一种基于斜入射光反射差方法的CT装置和方法。
背景技术
斜入射光反射差法是近年来发展起来的一种非接触、无损伤的高灵敏度探测新方法，利用在样品表面反射的光，不仅可同时获得实部和虚部两路信号，具有很高的灵敏度，而且具有很高的空间分辨率和时间分辨率。但是由于传统斜入射光反射差方法是用反射光只能探测样品的表面信息，不能探测到样品的内部信息，这使得斜入射光反射差法在实际应用中受到了一定的限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有斜入射光反射差测量技术的缺陷，从而提供一种基于斜入射光反射差方法的CT装置和方法，该方法具有操作简单、系统噪声低、能定性、定量分析岩心三维结构的特点。
本发明提供的基于斜入射光反射差方法的CT装置，包括壳体、入射光路、样品台、出射光路、信号放大装置、数据采集和处理系统和去材料装置，所述入射光路、样品台、出射光路、信号放大装置、数据采集和处理系统和去材料装置固定在壳体上；所述入射光路包括激光器、起偏器、光弹调制器和移相器，其中在激光器输出光前方光路上顺序设置所述起偏器、光弹调制器和移相器；所述出射光路包括检偏器和光电信号转换器，经样品台上的样品反射后的出射光束前方顺序设置所述检偏器和光电信号转换器；所述光电信号转换器通过信号放大装置连接到所述数据采集和处理系统；所述入射光路中还包括设置于移相器和样品台之间的聚焦装置。
在上述的技术方案中，所述样品台为高精密三维平移台。
在上述的技术方案中，所述去材料装置为磨削装置或飞切装置，固定在样品台上方。
在上述的技术方案中，所述数据采集和处理系统包括，BNC适配器、数据采集卡和数据处理装置；其中所述数据采集卡采集BNC适配器输出的数据，并传送给数据处理装置；其中所述数据处理装置为电子计算机或微处理器，对数据采集卡发送来的数据进行存储、分析和处理。
在上述的技术方案中，所述壳体上还存在一个操作窗口，可以通过操作窗口对岩心样品进行操作。
在上述的技术方案中，所述壳体上还存在一个显示装置，与数据处理装置相连接，用于显示测量结果以及设备状态；所述壳体上还存在一个操作装置，与数据处理装置连接，用于对设备运行进行操作。
本发明利用上述装置进行岩心三维结构的检测方法，包括如下步骤：
1.用砂纸或磨轮将岩心端面磨平，将岩心放在基于斜入射光反射差方法的CT装置的样品台上，磨平的端面向下；
2.打开激光器，输出的激光入射到起偏器，调节起偏器的透光轴方向，使其平行于基片入射平面的P偏振方向，从起偏器出射的偏振光通过前方的光弹调制器，光弹调制器的频率设为50kHz，调节相移器，将基频信号调零，调节样品台，使光路通过样品，调节聚焦装置，使得光汇聚在样品表面处，用光电二极管做探测器，用电子计算机或微处理器对检测结果进行数据采集和处理；
3.使用去材料装置去除一层样品，重复步骤1-2；
4.重复步骤1-3，测量完成后关机。
本发明的优点在于：本发明提供的基于斜入射光反射差的CT装置突破了传统斜入射光反射差方法只能探测物体表面二维信息的局限性，可以获得岩心样品的三维信息，并且可以通过调节三维位移平台的竖向位移步进来调节设备竖向空间分辨率，使其在油气领域上得到更为广泛的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明实施例中基于斜入射光反射差方法的CT装置组成示意图；
图2是本发明实施例中基于斜入射光反射差方法的CT装置组成示意侧视图；
图3是本发明实施例中基于斜入射光反射差方法的CT装置使用流程图；
图中：
101----激光器102----起偏器103----光弹调制器104----移相器
105----聚焦装置106----样品台107----岩心样品108----检偏器
109----光电信号转换器110----信号放大装置111----数据采集和处理系统
112----去材料装置113----壳体
201----操作窗口202----显示装置203----操作装置
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
为了有效实现对岩心三维结构的测量，本发明实施例提供一种基于斜入射光反射差方法的CT装置及方法。图1为本发明实施例中基于斜入射光反射差方法的CT装置组成示意图。如图1所示，本实施例的装置，包括壳体113、入射光路、样品台106、出射光路、信号放大装置110、数据采集和处理系统111和去材料装置112，所述入射光路、样品台106、出射光路、信号放大装置110、数据采集和处理系统111和去材料装置112固定在壳体113上；所述入射光路包括激光器101、起偏器102、光弹调制器103和移相器104，其中在激光器101输出光前方光路上顺序设置所述起偏器102、光弹调制器103和移相器104；所述出射光路包括检偏器108和光电信号转换器109，经样品台106上的样品107反射后的出射光束前方顺序设置所述检偏器108和光电信号转换器109；所述光电信号转换器109通过信号放大装置110连接到所述数据采集和处理系统111；所述入射光路中还包括设置于移相器104和样品台106之间的聚焦装置105。
本实施例的装置中，所述样品台106为高精密三维平移台。
本实施例的装置中，所述去材料装置112为磨削装置或飞切装置，固定在样品台上方。
本实施例的装置中，所述数据采集和处理系统111包括，BNC适配器、数据采集卡和数据处理装置；其中所述数据采集卡采集BNC适配器输出的数据，并传送给数据处理装置；其中所述数据处理装置为电子计算机或微处理器，对数据采集卡发送来的数据进行存储、分析和处理。
图2为本发明实施例中基于斜入射光反射差方法的CT装置组成示意侧视图。本实施例的装置中，所述壳体113上还存在一个操作窗口201，可以通过操作窗口201对岩心样品进行操作。
本实施例的装置中，所述壳体113上还存在一个显示装置202，与数据处理装置111相连接，用于显示测量结果以及设备状态；所述壳体113上还存在一个操作装置203，与数据处理装置111连接，用于对设备运行进行操作。
本实施例的装置中采用的是功率为4mW，波长为632.8nm的He-Ne激光器作为光源，其出光孔径为3mm，从激光器出射的激光束经由起偏器校正偏振方向后变成偏振方向平行于入射面的p偏振光；而后再经过光弹调制器产生p和s偏振态间的周期性调制，调制频率为50KHz；从光弹调制器出射的偏振调制光经由一直径为25.4mm的石英多级半波片构成的移相器引进p和s偏振态间的可调节位相补偿；所述样品台采用两个Newport公司的XMS50高精密二维平移台联动组成的高精密三维位移平台，调节精度为1nm，三维行程为50mm；
样品表面反射的反射光经检偏器108调节后由光电二极管阵列109接收；锁相放大器110连接到光电二极管阵列109，使光信号转化成电信号后可以被数据采集和处理系统读取；
本装置中的数据采集和处理系统111采用计算机，该机算计配置有数据采集卡、BNC适配器和LabVIEW编写的采集程序，锁相放大器110输出的电信号首先经由BNC适配器进行分通道处理，锁相放大器110输出的信号被分成振幅信息和位相信息两个部分，然后将锁相放大器110的振幅信息和位相信息分别送入数据采集卡采集，最后把采集到的数据传送给采用LabView编写的数据处理程序进行存储、分析和处理。
图3为本发明实施例中基于斜入射光反射差方法的CT装置使用流程图。
本发明利用上述装置进行岩心三维结构的检测方法，包括如下步骤：
步骤201：用砂纸或磨轮将岩心端面磨平，将岩心放在基于斜入射光反射差方法的CT装置的样品台上，磨平的端面向下；
步骤202：打开激光器，输出的激光入射到起偏器，调节起偏器的透光轴方向，使其平行于基片入射平面的P偏振方向，从起偏器出射的偏振光通过前方的光弹调制器，光弹调制器的频率设为50kHz，调节相移器，将基频信号调零，调节样品台，使光路通过样品，调节聚焦装置，使得光汇聚在样品表面处，用光电二极管做探测器，用电子计算机或微处理器对检测结果进行数据采集和处理；
步骤203：使用去材料装置去除一层样品，重复步骤1-2；
步骤204：重复步骤1-3，测量完成后关机。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于斜入射光反射差方法的CT装置，其特征在于，包括：壳体、入射光路、样品台、出射光路、信号放大装置、数据采集和处理系统和去材料装置，所述入射光路、样品台、出射光路、信号放大装置、数据采集和处理系统和去材料装置固定在壳体上；所述入射光路包括激光器、起偏器、光弹调制器和移相器，其中在激光器输出光前方光路上顺序设置所述起偏器、光弹调制器和移相器；所述出射光路包括检偏器和光电信号转换器，经样品台上的样品反射后的出射光束前方顺序设置所述检偏器和光电信号转换器；所述光电信号转换器通过信号放大装置连接到所述数据采集和处理系统；所述入射光路中还包括设置于移相器和样品台之间的聚焦装置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品台为高精密三维平移台。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述去材料装置为磨削装置或飞切装置，固定在样品台上方。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集和处理系统包括，BNC适配器、数据采集卡和数据处理装置；其中所述数据采集卡采集BNC适配器输出的数据，并传送给数据处理装置；其中所述数据处理装置为电子计算机或微处理器，对数据采集卡发送来的数据进行存储、分析和处理。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体上还存在一个操作窗口，可以通过操作窗口对岩心样品进行操作。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体上还存在一个显示装置，与数据处理装置相连接，用于显示测量结果以及设备状态；所述壳体上还存在一个操作装置，与数据处理装置连接，用于对设备运行进行操作。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的基于斜入射光反射差方法的CT装置进行岩心三维结构检测时包括以下步骤：
(1)用砂纸或磨轮将岩心端面磨平，将岩心放在基于斜入射光反射差方法的CT装置的样品台上，磨平的端面向下；
(2)打开激光器，输出的激光入射到起偏器，调节起偏器的透光轴方向，使其平行于基片入射平面的P偏振方向，从起偏器出射的偏振光通过前方的光弹调制器，光弹调制器的频率设为50kHz，调节相移器，将基频信号调零，调节样品台，使光路通过样品，调节聚焦装置，使得光汇聚在样品表面处，用光电二极管做探测器，用电子计算机或微处理器对检测结果进行数据采集和处理；
(3)使用去材料装置去除一层样品，重复步骤1-2；
(4)重复步骤1-3，测量完成后关机。
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