CN105548095B

CN105548095B - 一种野外用地质样品年代测定仪

Info

Publication number: CN105548095B
Application number: CN201610048321.8A
Authority: CN
Inventors: 梁萍; 亢俊健; 刘强
Original assignee: Shijiazhuang University of Economics
Current assignee: Shijiazhuang University of Economics
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2023-08-22
Anticipated expiration: 2036-01-21
Also published as: CN105548095A

Abstract

本发明涉及一种野外用地质样品年代测定仪，包括主机、激发光源模块、光探测模块、取样器、取样驱动设备和控制系统。主机内设有隔离板，激发光源模块和光探测模块固定于隔离板上。激发光源模块包括激光光源和激发聚焦透镜，激光光源的前端设有激发滤光片，激发聚焦透镜位于激发光源的下部。光探测模块包括光电倍增管和探测聚焦透镜，光电倍增管的前端设有探测滤光片，探测聚焦透镜位于光电倍增管的前部。主取样器的底部设有齿条15，取样器驱动设备包括齿轮电机12和齿轮13，齿轮电机通过齿轮与齿条连接。本发明具有结构紧凑、体积小、重量轻和便于安装、更换与携带的优点，优化了样品年代测定仪的结构，提高了测定仪的测量准确度。

Description

一种野外用地质样品年代测定仪

技术领域

本发明属于测定分析设备技术领域，涉及一种地质年代测定仪，具体涉及一种野外用地质样品年代测定仪。

背景技术

地质年代就是指地球上各种地质事件发生的时代。它包含两方面含义：其一是指各地质事件发生的先后顺序，称为相对地质年代；其二是指各地质事件发生的距今年龄，由于主要是运用同位素技术，因此，称为同位素地质年龄（绝对地质年代）。这两方面相结合，才构成对地质事件及地球、地壳演变时代的完整认识。

针对固体矿物晶体的本身特性，其生长于自然环境中，晶体生成过程中产生的缺陷和后天环境带给它的辐射都会造成其晶体内部的晶格缺陷，形成游离的储能电子，而存储在晶体里的这些储能电子一经外部能量的刺激，就会发射出光子，采用光能来激发矿物晶体的方法就称为光释光。光释光是一种磷光，在固定的光源和相同的激发条件下，这种磷光的光子总量与固体中储能电子的总量成正比。这就是光释光技术应用于地质矿物样品测年的理论依据。

矿物样品年代测定要求年代测定仪器体积小、重量轻、便于携带，而现有的年代测定仪器多为国外产品，价格昂贵，操作复杂，体积庞大，无法满足其要求，激发光源作为年代测定仪的主要部件，同样要求体积小、重量轻、便于携带。现有技术的野外采样装置，采样之后需要马上密封，而后在密封状态下运输到暗室（暗室里只允许采用650nm左右的低强度红外光进行照明），在暗室中进行样品的前处理、剂量辐照和测试等过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种野外用地质样品年代测定仪，以优化测定仪的结构，方便地质样品年代野外取样与测量，提高测定仪的测量准确度。

本发明的技术方案是：野外用地质样品年代测定仪，包括主机、激发光源模块、光探测模块、取样器、取样驱动设备和控制系统。主机内设有隔离板，激发光源模块和光探测模块固定于隔离板上，取样器与取样驱动设备连接。激发光源模块包括激光光源和激发聚焦透镜，激光光源的前端设有激发滤光片，激发聚焦透镜位于激发光源的下部。光探测模块包括光电倍增管和探测聚焦透镜，光电倍增管的前端设有探测滤光片，探测聚焦透镜位于光电倍增管的前部。取样器的底部设有齿条15，取样器驱动设备包括齿轮电机12和齿轮13，齿轮电机通过齿轮与齿条连接。控制系统设有位置检测模块、激发光源控制模块、齿轮控制模块、光电倍增管控制模块、加热控制模块和光电三极管。位置检测模块与光电三极管连接，激发光源控制模块与激发光源模块连接，齿轮控制模块与齿轮电机连接，光电倍增管控制模块与光电倍增管连接，加热控制模块与取样器的样品加热片连接。主机内设有光纤束，激发聚焦透镜通过光纤束连接到取样器上的样品孔，样品孔通过光纤束连接到探测滤光片。

测定仪设有电脑和外接电源，控制系统与电脑和外接电源连接。主机设有红光LED，红光LED位于取样器的下部。激光光源为双排LED灯。取样器由取样钻头和钻头外壳构成，取样钻头与钻头外壳通过螺纹连接。钻头外壳设有外壳孔，取样钻头设有样品孔。取样钻头内部设有温度传感器和样品加热片，温度传感器和样品加热片位于温度传感器位于样品孔的下部。

本发明具有结构紧凑、体积小、重量轻和便于安装、更换与携带的优点，优化了样品年代测定仪的结构，提高了测定仪的测量准确度。与现有技术相比本发明的优点是：①取样器分为钻头外壳和取样钻头，通过旋转钻头外壳，可以完成样品取样、样品封闭和样品年代测定的功能。②取样钻头内部具有圆柱形的加热片，对样品进行加热。③取样钻头与钻头外壳阶梯式封闭，并采用盖子进行密封，方便取样时与取样电机相连接。④取样器的电机孔盖上有双向接头，用于连接加热控制线和年代测定仪主机。⑤钻头外壳上有取样电机控制电路和按钮，用于控制取样过程。⑥钻头外壳下部有齿条结构，可以与年代测定仪主机的齿轮相连接，将样品传送到测试位置。

附图说明

图1为本发明野外用地质样品年代测定仪的结构示意图；

图2为野外用地质样品年代测定仪的控制系统示意图；

图3为取样器的结构示意图；

图4为图3的A-A图；

图5为野外用地质样品年代测定仪的工作流程图。

其中：

1—激发光源模块、2—光纤束、3—探测聚焦透镜、4—探测滤光片、5—光探测模块、6—光电倍增管、7—隔离板、8—取样器、 9—外接电源、10—电脑、11—主机、12—齿轮电机、13—齿轮、14—控制系统、15—齿条、16—样品17—光电三极管、18—激发聚焦透镜、19—激发光源底座、20激发滤光片、21—激发光源、22—取样钻头、23—固定板、24—钻头外壳、25—电机孔、26—按钮、27—取样控制板、28—电机孔盖、29—加热接口、30—温度传感器、31—加热片、32—外壳孔、33—样品孔、34—位置检测模块、35—取样电机、36—激发光源控制模块、37—齿轮控制模块、38—光电倍增管控制模块、39—加热控制模块、40—红光LED。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明野外用地质样品年代测定仪如图1所示，包括主机11、激发光源模块1、光探测模块5、取样器、取样驱动设备、控制系统14、电脑10和外接电源9，控制系统14与电脑和外接电源连接。主机内设有隔离板7，激发光源模块和光探测模块固定于隔离板上，方便两者的更换，且与仪器其它部分进行隔离，保证暗室的密封。取样器的底部设有齿条15，取样器驱动设备包括齿轮电机12和齿轮13，齿轮电机通过齿轮与齿条连接。取样器8可以自由取出，在外部完成取样后，将取样器放入年代测定仪主机11中，对样品16进行年代测定。激发光源模块包括激光光源21和激发聚焦透镜18，激光光源为双排LED灯，激光光源的前端设有激发滤光片20，激光光源和激发滤光片固定在激发光源底座19上，激发聚焦透镜位于激发光源的下部。光探测模块包括光电倍增管6和探测聚焦透镜3，光电倍增管的前端设有探测滤光片4，探测聚焦透镜位于光电倍增管的前部。如图2所示，控制系统设有位置检测模块34、激发光源控制模块36、齿轮控制模块37、光电倍增管控制模块38、加热控制模块39和光电三极管17。钻头外壳设有外壳孔32，取样钻头设有样品孔33。取样器结构如图3、图4所示，主要包括两个部分：取样钻头22和钻头外壳24，取样钻头与钻头外壳阶梯式封闭，并采用盖子进行密封。钻头外壳通过螺纹与取样钻头连接，在钻头外壳上开有外壳孔32，取样钻头上开有样品孔33。取样时，外壳孔32为样品16进入样品孔33提供通道。测定样品时，外壳孔32为激发光和释光提供通道，样品孔33则用于盛放样品16。测定状态时，通过旋转钻头外壳24使得两个孔重合，使激发光能够照射到样品16，并使释光能够传输出去。取样状态时，两个孔重合，使样品通过外壳孔进入样品孔。取样结束后，旋转钻头外壳使两个孔完全错开，使样品保留在样品孔内，保证样品的避光和密封性。取样钻头22内部设有加热片31，加热片位于样片16的正下方，其控制电缆通过固定板23固定。取样钻头设有电机孔、加热接口29和电机孔盖28，电机孔盖上具有双向接头，用于连接加热控制线和年代测定仪主机。取样状态下，盖住加热接口，电机孔接上取样电机连接。样品测试状态下，取下电机孔盖28，加热接口29与主机11相连，通过控制系统14对样品16的加热进行控制。在钻头外壳底部的齿条15与主机11内的齿轮13结合使用，通过齿轮与齿条的传动，将样品16传送到测试位置。

位置检测模块与光电三极管连接，激发光源控制模块与激发光源模块连接，齿轮控制模块与齿轮电机连接，光电倍增管控制模块与光电倍增管连接，加热控制模块与取样器的样品加热片连接。主机内设有光纤束2，激发聚焦透镜通过光纤束连接到样品孔33，样品孔通过光纤束连接到探测滤光片。取样钻头内部设有温度传感器30和样品加热片31，温度传感器30和样品加热片31位于温度传感器位于样品孔33的下部。测定仪设有主机11设有红光LED，红光LED位于取样器的下部。红光LED的规格为630nm。

野外用地质样品年代测定仪的工作流程如5所示，将取样器8插入主机11中，然后，按动“对齐”按钮，样品外壳24旋转，外壳孔32与样品孔33对齐，进入测试状态。按动“测试”按钮，齿轮电机12工作，驱动齿轮13运动，再通过齿轮齿条结构带动样品16前进到测试位置。光电三极管17进行样片位置检测，并判断位置是否准确，并根据误差自动调整，直至样品16位置正确。然后依次打开光电倍增管（PMT）6和激发光源22，根据预先设定好的释光测定程序，测定年代样品16。样品检测完成后，判断是否是最后一个样品，如果不是最后的样品，则程序返回到测试步骤，将下一个样品传送到达测定位置，进行样品测定，直到所有样品检测完成。

Claims

1.一种野外用地质样品年代测定仪，包括主机（11）、激发光源模块（1）、光探测模块（5）、取样器（8）、取样驱动设备和控制系统（14），所述主机内设有隔离板（7），激发光源模块和光探测模块固定于隔离板上；取样器与取样驱动设备连接，其特征是：所述激发光源模块包括激光光源（21）和激发聚焦透镜（18），激光光源的前端设有激发滤光片（20），激发聚焦透镜位于激发光源的下部；所述光探测模块包括光电倍增管（6）和探测聚焦透镜（3），光电倍增管的前端设有探测滤光片（4），探测聚焦透镜位于光电倍增管的前部；取样器的底部设有齿条（15），取样器驱动设备包括齿轮电机（12）和齿轮（13），齿轮电机通过齿轮与齿条连接；所述控制系统设有位置检测模块（34）、激发光源控制模块（36）、齿轮控制模块（37）、光电倍增管控制模块（38）、加热控制模块（39）和光电三极管（17）；所述位置检测模块与光电三极管连接，所述激发光源控制模块与激发光源模块连接，所述齿轮控制模块与齿轮电机连接，所述光电倍增管控制模块与光电倍增管连接，所述加热控制模块与取样器的样品加热片（31）连接；所述取样器由取样钻头（22）和钻头外壳（24）构成，取样钻头与钻头外壳通过螺纹连接；所述钻头外壳设有外壳孔（32），所述取样钻头设有样品孔（33）；所述取样钻头（22）内部设有温度传感器（30）和样品加热片（31），温度传感器（30）和样品加热片（31）位于所述温度传感器位于样品孔（33）的下部；所述主机（11）设有红光LED，所述红光LED位于取样器的下部。

2.根据权利要求1所述的野外用地质样品年代测定仪，其特征是：所述测定仪设有电脑（10）和外接电源（9），所述控制系统（14）与电脑和外接电源连接。