CN106826404A - 一种岩石样品的抛光方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种岩石样品的抛光方法及装置。该岩石样品的抛光装置包括壳体；放置台，放置台设置在壳体内，放置台能相对壳体运动，岩石样品能被放置在放置台上；激光组件，激光组件设置在壳体内，激光组件能向岩石样品的表面发射激光；气体装置，设置在壳体内，用于向岩石样品吹送气体；粗糙度检测装置，设置在壳体内且与样品台相适配，用于检测岩石样品表面的粗糙度。该岩石样品的抛光装置采用了激光加热的方式进行抛光，不同于现在技术的抛光过程中以水加抛光剂为介质的接触式研磨抛光的方法，避免了岩石样品因吸水膨胀产生裂缝，尽可能保证了岩石样品的完整性。

Description

一种岩石样品的抛光方法及装置

技术领域

本发明涉及地质勘探领域，尤其涉及一种岩石样品的抛光方法及装置。

背景技术

扫描电镜被应用于地质勘探领域。例如，扫描电镜可以用于如岩石样品的微孔隙的观察与分析；储层孔隙的组成结构、产状；胶结物的分布和结构；微晶体的析出、再生长等。

在对岩石样品进行电镜扫描前，需要对已经被削切好的岩石进行抛光。现有技术中，对岩石样品多采用以水为介质的抛光方法。这种抛光方法的抛光过程较长。岩石样品长时间的在水的作用下，岩石样品的表层孔隙填充物及粘土矿物等物质极有可能被破坏。例如，大量的水可能导致粘土矿物吸水膨胀、水化分散等宏观现象。进一步的，在实验室无围压状态下，伴随着可能会产生因粘土矿物吸水膨胀而导致的微裂隙。以上微观结构的变化在常规岩石分析如薄片分析中可能无法被清晰地观察到，但在场发射扫描电镜成像观察中，以上现象变得非常明显，导致对样品孔隙的观察与定量出现较大误差或谬误，对实验现象与实验结果造成很大的影响。

另外，对于细粒砂岩、致密砂岩等碎屑岩，由于该类岩石的矿物颗粒之间胶结较差，颗粒与颗粒之间的结合力小，因此在使用水的机械抛光过程中容易出现颗粒从平面脱出等现象，人为导致大的孔洞，这样的样品在观察时会造成孔隙的假象，导致计算结果出现错误。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种岩石样品的抛光方法及装置，可以解决上述问题中的至少一种。

为了实现上述目的，本发明提供的一种岩石样品的抛光装置，所述岩石样品的抛光装置包括；

壳体；

放置台，所述放置台设置在所述壳体内，岩石样品能被放置在所述放置台上，所述放置台能相对所述壳体运动；

激光组件，所述激光组件设置在所述壳体内，所述激光组件能向所述岩石样品的表面发射激光；

气体装置，设置在所述壳体内，用于向所述岩石样品吹气；

粗糙度检测装置，设置在所述壳体内且与所述样品台相适配，用于检测所述岩石样品被抛光面的粗糙度，所述粗糙度检测装置与所述激光组件电连接。

优选的，所述气体装置形成有与所述激光的路径相适配的气体流道，以使由所述气体装置送出的气流的方向与射向所述岩石样品表面的激光的方向相同。

优选的，所述激光组件包括能发射激光的激光器以及与所述激光器相适配的聚焦装置，所述聚焦装置能使所述激光器发射的激光能被聚射在所述岩石样品的表面。

优选的，所述放置台能相对所述壳体转动，以使所述放置台的下端面与所述壳体的底壁之间形成夹角。

优选的，所述放置台的下端面与所述壳体的底壁之间形成的夹角为0度～5度之间。

优选的，所述岩石样品的抛光装置包括设置在所述放置台上的样品台，所述岩石样品能被放置在所述样品台上，所述样品台能相对所述放置台运动。

优选的，所述样品台上设置有旋转装置和平面运动装置，以使所述样品台至少能相对所述放置台转动和/或平移运动。

优选的，所述样品台上设置有夹持件，用于对岩所述石样品进行夹持。

优选的，所述粗糙度检测装置包括设置在所述放置台上且分别位于所述样品台两侧的微激光发射器和微激光接收器，所述微激光接收器能接收所述微激光发射器发出的微激光并根据所述微激光的亮度判断所述岩石样品表面的粗糙度。

优选的，所述粗糙度检测装置包括电感轮廓仪。

优选的，所述激光组件发射的激光的波长可以为355纳米、532纳米或者1064纳米。

优选的，所述气体装置吹送的气体包括：空气、氮气、氩气、氦气或者二氧化碳气体中的至少一种，所述气体装置的注汽压力大于等于0.1兆帕，所述气体装置的注汽速率大于等于1立方米每分钟。

优选的，所述岩石样品的抛光装置包括吸尘装置，所述吸尘装置设置在所述壳体内。

优选的，所述吸尘装置位于所述放置台的上方，用于吸取所述岩石样品的表面产生的粉末。

优选的，所述壳体上设置有用于观察的观察件以及能打开和封闭的送取口。

优选的，当所述粗糙度检测装置检测到所述岩石样品的表面的粗糙度符合预设值时，所述粗糙度检测装置发出用于将所述激光组件关闭的控制信号。

优选的，所述聚焦装置包括聚焦镜和反射镜。

本发明还提供了一种采用如上所述的岩石样品的抛光装置的岩石样品的抛光方法，包括：

将岩石样品切割和初步打磨后固定放置在的样品台上；

打开激光组件，调节所述激光组件发射出来的激光在所述岩石样品的表面的中心位置聚射成一光斑；

启动粗糙度检测装置并设置所述粗糙度检测装置的粗糙度的预设值；

打开设置在所述样品台上的旋转装置和平面运动装置，以使所述样品台相对所述放置台转动和/或平移运动；

启动气体装置向所述岩石样品吹气；

当所述粗糙度检测装置检测到所述岩石样品的表面的粗糙度符合预设值时，关闭所述激光组件，抛光结束。

优选的，所述将岩石样品切割和初步打磨后固定放置在的样品台上的步骤中：

初步打磨后的所述岩石样品的上下表面平整且近似平行，所述岩石样品尺寸范围为≤Ф100毫米，所述岩石样品的厚度为5～50毫米之间；

将所述岩石样品用环氧树脂胶固定于扫描电镜钉型铝制样品台上，再将钉型样品台固定设置所述样品台上；或者

将所述岩石样品用橡皮泥、双面胶等粘接剂粘到所述样品台的上表面。

优选的，所述粗糙度检测装置包括设置在放置台上且分别位于所述样品台两侧的微激光发射器和微激光接收器；

所述微激光接收器能接收所述微激光发射器发出的微激光并根据接收到的微激光的亮度判断所述岩石样品表面的粗糙度；

所述启动粗糙度检测装置并设置所述粗糙度检测装置的粗糙度的预设值的步骤中：

固定设置好微激光发射器与微激光接收器之间的位置关系并进行校准，以使所述微激光接收器能接收所述微激光发射器发出的微激光；

在微激光无遮挡时，将所述微激光接收器确定的微激光的亮度为第一亮度，并定义为1；

采用半透光薄膜遮挡微激光，将所述微激光接收器确定的微激光的亮度为第二亮度，并定义为0.5；

基于确定好的所述第一亮度和第二亮度，计算得到亮度为0.1～0.8的各点；

在所述岩石样品抛光前将岩石样品的高度进行微调，调至岩石样品旋转一周均无光被检测到的高度；

设置粗糙度检测装置的粗糙度的预设值为亮度0.9。

优选的，打开设置在所述样品台上的旋转装置和平面运动装置，以使所述样品台能相对所述放置台同时转动和/或平移运动的步骤中：

平面方向的最大运动范围为50毫米，运动速度为0.1～10毫米每秒；

所述旋转装置的旋转速度为0.1～10圈每分钟。

优选的，当所述粗糙度检测装置检测到所述岩石样品的表面的粗糙度符合预设值时，关闭所述激光组件，抛光结束的步骤中：

在所述岩石样品在一个旋转周期内均检测到亮度大于等于0.9时，关闭所述激光组件，抛光结束。

本申请的岩石样品的抛光装置设置有激光组件。激光组件能将激光聚设在岩石样品表面上。激光能传递能量，使得该激光可以对岩石样品的表面进行加热，进而使岩石样品表面的凸起或者不平的位置受热粉化，从而完成抛光。该抛光装置上还设置有能带动岩石样品运动的放置台以及能判断岩石样品表面粗糙度的粗糙度检测装置，使得该岩石样品的抛光装置能对岩石样品的被抛光面进行全面的抛光并抛至符合电镜实验要求的粗糙度，并在岩石样品的被抛光面的粗糙度达到预设值时停止抛光。

另外，该岩石样品的抛光装置采用了激光加热的方式进行抛光，不同于现在技术的抛光过程中以水加抛光剂为介质的接触式研磨抛光的方法，避免了岩石样品吸水膨胀产生裂缝，尽可能保证了岩石样品的完整性，也避免了像致密砂岩之类岩石矿物颗粒采用现有技术的抛光装置的过程中从抛光表面因剪切力而脱出的现象，保证了后期分析得准确。

该装置还装配有气体装置及吸尘装置，尽可能地减少了样品表面激光熔蚀气体或碎屑在样品表面的附着与沉积，还对岩石样品具有一定的降温效果，避免了热量积累对样品的损伤。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的岩石样品的未设置壳体的抛光装置的结构示意图；

图2为本发明提供的岩石样品的设置有壳体的抛光装置的结构示意图；

图3为本发明提供的岩石样品的抛光方法的流程图。

以上附图说明：

1、壳体；11、送取口；12、观察件；2、放置台；3、样品台；31、第一样品部；32、第二样品部；33、旋转装置；34、平面运动装置；4、激光组件；41、激光器；42、聚焦装置；5、气体装置；51、送气部；6、吸尘装置；61、吸入部；8、粗糙度检测装置；81、微激光发射器；82、微激光接收器；9、岩石样品。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明公开了一种岩石样品的抛光装置，参照图1以及图2所示，岩石样品的抛光装置包括；壳体1；放置台2；放置台2设置在壳体1内，放置台2能相对壳体1运动，岩石样品9能放置在放置台2的上端面上；激光组件4；激光组件4设置在壳体1内，激光组件4能向岩石样品9的表面发射激光；气体装置5，设置在壳体1内，用于向岩石样品9吹送气体；粗糙度检测装置8，设置在壳体1内且与放置台2相适配，粗糙度检测装置8与激光组件4电连接，用于检测岩石样品9表面的粗糙度。

本申请的岩石样品的抛光装置设置有激光组件4。该激光组件4能将激光聚设在岩石样品9表面。激光能传递能量，使得岩石样品9的表面因为受到激光的照射而发热，进而使得岩石样品9表面的凸起或者不平的位置因受到激光的作用而受热粉化，从而完成抛光。该抛光装置上还设置有能带动岩石样品9运动的放置台2使得该岩石样品的抛光装置能对岩石样品9的被抛光面进行全面的抛光。该抛光装置还设置有能判断岩石样品9表面粗糙度的粗糙度检测装置8，使得抛光装置能将岩石样品9的表面被抛光到预设的粗糙度值并自动停止抛光。

另外，该岩石样品的抛光装置采用了激光加热的抛光方法。该方法不同于现有技术的抛光过程中以水加抛光剂为介质的接触式研磨抛光的方法，从而避免了岩石样品9在以水进行抛光的过程中吸水膨胀而产生裂缝，尽可能保证了岩石样品9的完整性，也避免了像致密砂岩之类岩石矿物颗粒采用现有技术的抛光装置的过程中从抛光表面因剪切力而脱出的现象，保证了后期分析得准确性。

该装置还装配有气体装置5及吸尘装置6。气体装置5在岩石样品9抛光的过程中可以向岩石样品9的表面吹气，进而对岩石样品9具有一定的降温效果，避免了热量积累对样品的损伤。吸尘装置6可以吸取抛光过程中产生的岩石碎屑或者粉末，进而可以尽可能地减少了样品表面激光熔蚀气体或碎屑在样品表面的附着与沉积，从而更有效的完成对岩石样品的抛光。

壳体1可以为多种形状。在一可选的实施方式中，例如，壳体1可以为方形、圆柱形或多棱柱形。壳体1的形状可以根据实际设置在壳体1内的装置的体积和形状进行确定。本申请对壳体1的形状不作具体的限制。

当然，壳体1的材质也可以为多种。例如，为了保证壳体1的刚度和耐用性。壳体1的材质可以为金属材质，如，铝合金、不锈钢、铜等材质。同样的，壳体1的材质也可以为非金属材质，如，塑料、陶瓷等。

在一具体的实施方式中，当壳体1内进行抛光作业时，为了使操作人员能对抛光过程进行观察，壳体1上还可以设置有能用于观察的观察件。观察件12可以为多种类型。例如，观察件12可以为设置在壳体1的侧壁上的无色透明件或者具有一定颜色的透明件。该透明件或者具有一定颜色的透明件可以设置在壳体1的顶部或者侧壁。其中，该透明件的材质可以为有机玻璃、PVC或者塑料材质。更优选的，透明件的材质可以屏蔽壳体1内激光组件4发出的激光，进而避免激光对人体产生伤害。

除了透明件的实施方式，观察件12还可以为设置在壳体1上的摄像装置。操作人员可以通过与摄像装置相连接的显示装置观察壳体1内的工作情况。本申请并不对观察件12的具体类型和结构做限制。

为了能将岩石样品9较为方便的放入样品台3或者从壳体1内取出，壳体1上还设置有能打开或者关闭的送取口11。在将岩石样品9进行抛光前或者岩石样品9抛光结束后，操作人员可以打开送取口11放入或者取出岩石样品9，然后再关闭送取口11，使得壳体1处于封闭的状态。

在本实施方式中，放置台2的形状可以为多种。例如，长方体、圆柱体、圆饼或者不规则的形状等。但本申请对放置台2的形状不作具体的限制。放置台2的形状可以根据实际的使用需求进行确定。当然，较佳的，参照图1所示，放置台2可以为长方体。其中，长方体的长和宽较大于长方体的高。

当岩石样品9放置在放置台2上后，放置台2还能相对壳体1转动。例如，放置台2能相对壳体1沿横轴转动。其中，横轴为与壳体1的底壁相平行的轴线。更具体的，当放置台2为长方体时，横轴为放置台2的长度方向。放置台2能相对壳体1沿横轴转动且能维持转动后的状态。具体的，放置台2相对壳体1转动后，放置台2的下端面与壳体1的底壁之间形成有夹角，以调节激光组件4的激光与在放置在样品台3上的岩石样品9的上端面之间的夹角，进而更有利于激光对岩石样品9上的凸起进行激光削切。其中，放置台2的下端面与壳体1的底壁之间形成的夹角可以为0度～5度之间。可以理解的，激光类似于现实生活中的刀片，当需要将一物体的表面的凸起削掉时，刀片需要与被切削的物体的表面成较小的夹角或者近乎平行。因此，放置台2与壳体1之间的夹角需为0度～5度之间，进而顺利地完成岩石样品9表面的削切。

为了使放置台2能相对壳体1转动，放置台2上可以设置有一装置。该装置可以包括一驱动装置以及沿放置台2的长度方向穿设在放置台2内的转动轴。驱动装置与转动轴传动连接。放置台2进而被转动轴悬空设置，使得驱动装置能带动转动轴转动进而带动放置台2转动。

在其它可选的实施方式中，该装置还可以为设置在放置台2下端面的一侧的提升装置。该提升装置能带动放置台2围绕下端面的另一侧的沿长度方向的棱边进行转动。放置台2的下端面进而能与壳体1的底壁之间形成有夹角。能理解的，还有其它能使放置台2能相对壳体1沿横轴转动的装置。本申请对此不作具体的限制。

岩石样品的抛光装置还可以包括设置在放置台2上的样品台3。本申请的样品台3的形状可以为多种。例如，样品台3的形状可以为圆柱形、长方体、圆饼形或者其它形状。样品台3的下端面与放置台2的上端面可以直接接触或者间接接触。

样品台3可以包括上述的各种形状叠设而成的组合件。例如，在一具体的实施方式中，样品台3可以包括直接设置在放置台2上的第一样品部31和设置在第一样品部31上的第二样品部32。第一样品部31和第二样品部32的形状可以为多种，如上述的圆柱形、长方体、圆饼形或者其它形状。

样品台3的上端面可以设置有能放置岩石样品9的放置位。初步打磨后的岩石样品9的上下表面平整且近似平行。岩石样品9的尺寸范围为≤Ф100毫米。岩石样品9的厚度为5～50毫米之间。岩石样品9可以用环氧树脂胶先固定于扫描电镜钉型铝制样品台3上，再将钉型样品台3固定设置样品台3上，或者将岩石样品9用橡皮泥、双面胶等粘接剂直接粘到样品台3上。

可选的，样品台3上还可以设置有夹持件。夹持件可以用于对岩石样品9进行夹持，进而起到二次的固定，从而保证岩石样品9在抛光的过程中能相对样品台3保持稳定。

在一具体的实施方式中，因为需要保证激光组件4发出的激光与岩石样品9的上端面保持一定夹角。激光组件4体积较大，不方便运动。因此，为了解决这一问题，操作人员可以将样品台3设置为能相对放置台2转动或者沿平面方向做直线或者曲线运动。样品台3进而能带动岩石样品9相对激光组件4运动，使聚射在岩石样品9上的激光能在岩石样品9的上端面相对运动，进而对岩石样品9的上端面的全部或部分进行抛光。

具体的，样品台3上可以分别设置有旋转装置33和平面运动装置34，以使样品台3至少能相对放置台2转动或沿平面方向(X或Y方向)。其中，平面可以为一放置台2的上端面为坐标系的面，坐标系可以具有X坐标轴和Y坐标轴。

当样品台3为一个时，样品台3上也可以分别设置有旋转装置33和平面运动装置34。其中，平面运动装置34是指该装置能使样品台3在以XY方向为坐标轴的一个平面上进行运动，即该运动为两个方向，因此将该装置定义为平面运动装置34。该装置能沿X方向运动也可以沿Y方向运动，同时，也可以沿XY的合方向进行运动。

可选的，当样品台3包括第一样品部31和第二样品部32时，旋转装置33可以设置在第一样品部31上。第一样品部31和放置台2之间可以设置有旋转马达，使得旋转马达能带动第一样品部31相对放置台2转动。平面运动装置34可以设置在第二样品部32上。平面运动装置34可以包括设置在第二样品部32和第一样品部31之间的滑轨，使得第二样品部32能在滑轨上进行运动。平面运动装置34的驱动装置可以都为马达。

当然的，在其它实施方式中，旋转装置33和平面运动装置34也可以分别设置在第二样品部32和第一样品部31上(与上一实施方向的设置位置相反)。无疑的，本发明还包括其它的实施方式，其能使放置在样品台3上的岩石样品9能相对放置台2相对转动或者线性运动。本申请对此不作限制。

在本实施方式中，当激光组件4发射出来的激光在岩石样品9的表面射成一光斑后，操作人员可以启动粗糙度检测装置8并设置粗糙度检测装置8的亮度参数。粗糙度检测装置8的亮度参数设置完毕后，操作人员可以打开设置在样品台3上的旋转装置33和平面运动装置34，以使样品台3能相对放置台2同时转动和沿平面方向运动。激光聚射成的一光斑能在岩石样品9的上端面进行运动及抛光。

在本实施方式中，激光组件4可以设置在壳体1内。激光组件4能向岩石样品9的表面发射激光。为了保证激光组件4发出的激光和岩石样品9的上端面之间形成较小的夹角(0至5度)，激光组件4可以与放置台2并列设置，使得激光组件4发出的激光能与岩石样品9的上端面近乎平行，进而能与岩石样品9的上端面之间形成较小的夹角。

在一可选的实施方式中，参照图1或者图2所示，激光组件4可以包括能发射激光的激光器41以及与激光器41相适配的聚焦装置42。聚焦装置42能使激光器41发射的激光能聚射在岩石样品9的表面。激光器41可以设置在壳体1的底壁上，聚焦装置42可以设置在激光器41的上方。具体的，聚焦装置42可以包括聚焦镜和反射镜。聚焦镜与激光器41发出激光的端部相适配，使得激光器41发出的多条激光能聚集为一条。反射镜设置在聚焦镜发出聚集后的激光的一端的上方并能与壳体1的底壁之间形成一定的夹角，使得聚集后的激光能被反射到岩石样品9的上端面。聚射后的激光具有较高的能量，进而能对岩石样品9的表面进行抛光。当然，在其它具体的实施方式中，激光器41还可以直接发出一条已经被聚射后的光线而无需在外界设置聚焦镜，进而避免了激光在聚集的过程中而造成的能量损失。

在一具体的实施方式中，激光组件4发射的激光的波长可以为355纳米(nm)、532纳米或者1064纳米。在具体使用的过程中，激光的波长可以根据岩石样品9的性质或者抛光要求进行确定。

在本实施方式中，气体装置5用于向岩石样品9吹送气体。岩石样品9在抛光过程中，激光对岩石样品9的上端面的凸起进行灼烧以及削切，进而会产生较多的粉尘。气体装置5可以向岩石样品9的上端面吹送气体，尽可能地减少了岩石样品9上端面的激光熔蚀气体或碎屑在样品表面的附着与沉积。另外，气体装置5向岩石样品9吹送气体还能对岩石样品9进行降温，避免岩石样品9因热量积累而受损。

气体装置5可以为多种。例如，气体装置5可以包括外置式气源，即，外部的供汽装置通过供汽管道与内部的气体装置5相连通，进而向气体装置5提供气体。气体装置5还可以为内置式气源，即气体装置5包括设置在壳体1内的气瓶或者气体产生装置，而无需从外部对壳体1内的气体装置5进行供汽，避免壳体1上开设较多的孔，保证壳体1的密封性。

在一具体的实施方式中，气体装置5可以包括有送气部51。送气部51形成有与激光的路径相适配的气体流道，以使由送气部51流出的气流的方向与发射的激光的方向相同。详细的，送气部51可以为一筒状或者锥状等具有一长度方向的中空结构。送气部51内形成有能使激光从中穿过的气体流道，送气部51上还设置有能向气体流道通入气体的送气通孔。当对岩石样品9进行激光抛光时，激光和气体装置5的气流都通过送气部51的出口出来而作用与岩石样品9的被抛光面上，使得气流能及时的将抛光产生的灰尘吹走以及对抛光的位置进行迅速的降温。

另外，激光可以撞击气体使得气体被电离出许多电离子。这些电离子再撞击岩石样品9的表面，进而能提高该装置的抛光效果和速率。

在一可选的实施方式中，气体装置5吹送的气体可以包括：空气、氮气、氩气、氦气或者二氧化碳气体中的任意一种。当然，操作人员还可以根据实际抛光的要求去选择合适的气体。

气体装置5的注汽压力可以大于等于0.1兆帕。气体装置5的注汽速率可以大于等于1立方米每分钟。注汽压力以及注汽速率还可以根据实际的抛光作业的要求进行确定。

在本实施方式中，岩石样品9在抛光的过程中会因为表面的凸起热化而产生粉尘。粉尘因不能被排出壳体1外而在壳体1内四处飘散，从而会影响观察者的视线以及对壳体1内的设备造成损害。为了避免上述问题的发生。壳体1内还可以设置有吸尘装置6。吸尘装置6用于对壳体1内的灰尘进行吸取，进而使抛光的过程中产生的粉尘能被排出壳体1外，进而保证壳体1内较为干净的环境以及避免岩石样品9的灰尘对电子设备的干扰(例如，激光组件4，气体装置5样品台3等)。

在一具体的实施方式中，吸尘装置6包括吸入部61。吸入部61可以位于放置台2的上方，进而用于吸取岩石样品9的表面产生的粉末。具体的，吸入部61可以包括一纵向截面为圆弧形的吸盘。吸入部61通过管道与吸尘装置6的本体相连接。吸尘装置6的本体可以设置有储集粉尘的压力腔体，压力腔室进而能通过与其管道连接的吸入部61进行吸尘。当然，吸尘装置6也可以设置有能伸出壳体1外的出气管。吸尘装置6将吸入的粉尘直接排到壳体1外，从而可以不在本体内设置压力腔体。

当然，吸入部61还可以为其它形状。例如，吸入部61还可以为“︹”形或者直接由一与吸尘装置6本体的管道形成。吸入部61的位置可以根据岩石样品9放置在样品台3上的位置进行确定，使得吸入管的吸入面积能完全覆盖住岩石样品9的上端面。

岩石样品9在抛光的过程中，需要不断地检测岩石样品9的被抛光面的粗糙度，从而判断被抛光面的是否达到预设的抛光程度以及进一步地确定是否可以结束抛光。粗糙度检测装置8可以有多种。例如，粗糙度检测装置8可以为光感类型的粗糙度检测装置。具体的，粗糙度检测装置8可以包括设置在放置台2上且分别位于样品台3两侧的微激光发射器81和微激光接收器82。此外，粗糙度还可以为电感轮廓仪或者通过设置在岩石样品9上方的显微镜装置对岩石样品9表面的粗糙度进行确定。

较佳的，粗糙度检测装置8可以为包括设置在放置台2上且分别位于样品台3两侧的微激光发射器81和微激光接收器82。该装置的检测原理为：当岩石样品9的被抛光面的粗糙度较小时(表面光滑)，微激光接收器82能接收微激光发射器81发出的全部的微激光。当岩石样品9的被抛光面的粗糙度较大时，意味着该岩石样品9的被抛光面上具有凸起。该凸起能将微激光遮挡住或者半遮挡住，使得微激光接收器82只能接收微激光发射器81发出的部分微激光(其余部分被凸起遮挡)。微激光接收器82进而能根据微激光的亮度判断岩石样品9表面的粗糙度。

在使用该粗糙度检测装置8时，操作人员可以将微激光发射器81和微激光接收器82调整到合适的位置。具体的，操作人员首先固定好微激光发射器81与微激光接收器82之间的位置关系并进行校准，以使微激光接收器82能接收微激光发射器81发出的微激光。微激光在无遮挡时，微激光接收器82确定的微激光的亮度为第一亮度，并定义为1。第一亮度确定好后，再用半透光薄膜遮挡微激光，此时微激光接收器82确定的微激光的亮度为第二亮度，并定义为0.5。基于确定好的第一亮度和第二亮度，计算得到亮度为0.1～0.8的各点。即各亮度点代表不同的粗糙度。亮度越高表明被抛光面上的粗糙度越低。各亮度点确定好后，岩石样品9在抛光前将岩石样品9的高度进行微调，调至刚好岩石样品9旋转一周均无光被检测到的高度。粗糙度检测装置8的预设值被设置为亮度0.9，然后开始进行抛光。当在岩石样品9在一个旋转周期内均检测到亮度大于等于0.9时，表面岩石样品9的粗糙度符合要求，抛光结束，关闭激光组件4，气体装置5以及吸尘装置6。

本发明还公开了一种岩石样品的抛光方法，参照图3所示，该方法包括以下步骤：

S101：将岩石样品9切割和初步打磨后固定放置在如上的岩石样品9的抛光装置的放置台2上；

在该步骤中，初步打磨后的岩石样品9的上下表面平整且近似平行，岩石样品9的尺寸范围为≤Ф100毫米，岩石样品9的厚度为5～50毫米之间。

岩石样品9用环氧树脂胶固定于扫描电镜钉型铝制样品台3上，再将钉型样品台3固定设置样品台3上；或者将岩石样品9用橡皮泥、双面胶等粘接剂粘到样品台3的上表面。更具体的，样品台3上还可以设置有夹持件。夹持件可以对岩石样品9进行再次固定，进而保证岩石样品9在抛光的过程中能相对样品台3相对固定。

S102：岩石样品9被固定放置在样品台3上后，打开激光组件4；

在该步骤中，激光组件4发射的激光的波长可以为355纳米、532纳米或者1064纳米。在具体使用的过程中，可以根据岩石样品9的性质或者抛光要求进行确定。

S103：放置台2相对壳体1沿横轴转动一角度以及调节样品台3相对放置台2的高度，以使激光组件4发射出来的激光能在岩石样品9的表面的中心位置聚射成一光斑；

在该步骤中，放置台2相对壳体1沿横轴转动，进而放置台2的下端面与壳体1的底壁之间形成一夹角，其中，夹角的角度为0度～5度之间；光斑的直径为1～2毫米之间。

S104：启动粗糙度检测装置8并设置粗糙度检测装置8的亮度参数；

在该步骤中，粗糙度检测装置8包括设置在放置台2上且分别位于样品台3两侧的微激光发射器81和微激光接收器82。微激光接收器82能接收微激光发射器81发出的微激光并根据接受到的微激光的亮度判断岩石样品9表面的粗糙度。其中，首先固定设置好微激光发射器81与微激光接收器82之间的位置关系并进行校准，以使微激光接收器82能接收微激光发射器81发出的微激光。在微激光在无遮挡时，微激光接收器82确定的微激光的亮度为第一亮度，并定义为1。第一亮度确定好后，再用半透光薄膜遮挡微激光，微激光接收器82确定的微激光的亮度为第二亮度，并定义为0.5。基于确定好的第一亮度和第二亮度，计算得到亮度为0.1～0.8的各点。即，各点代表不同的粗糙度，亮度越高说明被抛光面上的粗糙度越低。各亮度点确定好后，岩石样品9在抛光前将岩石样品9的高度进行微调，调至刚好岩石样品9旋转一周均无光被检测到的高度。

S105：打开设置在样品台3上的旋转装置33和平面运动装置34，以使样品台3能相对放置台2同时转动和沿平面方向移动；

在该步骤中，平面方向的最大运动范围为50毫米。运动速度为0.1～10毫米每秒。旋转装置33的旋转速度为0.1～10圈每分钟。

S106：启动气体装置5以及吸尘装置6；

在该步骤中，气体装置5吹送的气体包括：空气、氮气、氩气、氦气或者二氧化碳气体中的任意一种。气体装置5的注汽压力大于等于0.1兆帕。注汽速率大于等于1立方米每分钟。

S107：当粗糙度检测装置8检测到岩石样品9的表面的粗糙度符合预设值时，关闭激光组件4，抛光结束；

在该步骤中，首先设置粗糙度检测装置8的预设值为亮度0.9。在岩石样品9在一个旋转周期内均检测到亮度大于等于0.9时，关闭激光组件4，抛光结束。

需要注意的是，上述的各步骤只是本申请的一种可选的实施方式的步骤，在其它可选的实施方式中，操作人员也可以根据实际的情况对步骤进行调整。

实施例1：

取四川某勘测地的页岩岩石样品9。该类样品遇水易产生微裂缝，因此不能采用现有技术中含水进行抛光的方式进行抛光。岩石样品9的初始直径为2.5cm，厚度1cm。利用砂纸将岩片上下表面粗磨平整，上下面近似平行，作为待抛光样品。将岩石样品9用AB胶固定于扫描电镜钉型样品台3，尽可能地保持样品台3表面与岩石样品9上表面平行，将钉型样品台3固定于带旋转装置33和平面运动装置34的样品台3。设置平面的X方向移动范围为10mm，移动速度为2mm/s；设置旋转装置转动速度为5r/min；设置可倾转样品台3的倾角为2°。采用Nd:YAG脉冲激光器41，波长微532nm，脉冲频率10000Hz，输出功率为2.2W。打开激光器41，放置同心环标准样品台3。设置放置台2和壳体1之间的倾角为5°，利用激光进行轰击，观察聚集激光作用点的位置，手动移动样品台3，使样品台3上的岩石样品9的中心位置与激光焦点位置一致。开启气体装置5，注气压力0.5MPa，注气速率为1m³/min。开启吸尘装置6，吸气速率2m³/min。开启微激光发射器81与透光检测器。固定设置好微激光发射器81与微激光接收器82之间的位置关系并进行校准，以使微激光接收器82能接收微激光发射器81发出的微激光。在微激光在无遮挡时，微激光接收器82确定的微激光的亮度为第一亮度，并定义为1。第一亮度确定好后，再用半透光薄膜遮挡微激光，述微激光接收器82确定的微激光的亮度为第二亮度，并定义为0.5。基于确定好的第一亮度和第二亮度，计算得到亮度为0.1～0.8的各点。即，各点代表不同的粗糙度，亮度越高表面粗糙度越低。各亮度点确定好后，岩石样品9在抛光前将岩石样品9的高度进行微调，调至刚好岩石样品9旋转一周均无光被检测到的高度。再设置粗糙度检测装置8的预设值为亮度0.9。开启平面运动装置34的马达、开启旋转马达、开启激光组件4开始抛光。在岩石样品9在一个旋转周期内均检测到亮度大于等于0.9时，关闭激光组件4，气体装置5以及吸尘装置6，抛光结束。

本发明的抛光方法是将激光聚设在岩石样品9表面进而对岩石样品9进行抛光。激光能传递能量，使得该激光可以对岩石样品9的表面进行加热。岩石样品9表面的凸起可以受到激光的热作用受热粉化而进行抛光。该抛光装置上还设置有能带动岩石样品9运动的放置台2和能判断岩石样品9表面粗糙度的粗糙度检测装置8，使得该岩石样品9的抛光装置能对岩石样品9上端面进行全面的抛光并抛至符合电镜实验要求的粗糙度。

另外，该岩石样品的抛光方法采用了激光进行抛光，不同于现有技术中以水加抛光剂为介质的接触式研磨抛光的方法，避免了岩石样品9吸水膨胀产生裂缝，尽可能保证了岩石样品9的完整性。同时，该岩石样品的抛光方法也避免了像致密砂岩之类岩石矿物颗粒采用现有技术的抛光装置的过程中从抛光表面因剪切力而脱出的现象，保证了后期分析准确性。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其它元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其它的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (22)

1.一种岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述岩石样品的抛光装置包括；

壳体；

放置台，所述放置台设置在所述壳体内，岩石样品能被放置在所述放置台上，所述放置台能相对所述壳体运动；

激光组件，所述激光组件设置在所述壳体内，所述激光组件能向所述岩石样品的表面发射激光；

气体装置，设置在所述壳体内，用于向所述岩石样品吹气；

粗糙度检测装置，设置在所述壳体内且与所述样品台相适配，用于检测所述岩石样品被抛光面的粗糙度，所述粗糙度检测装置与所述激光组件电连接。

2.根据权利要求1所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述气体装置形成有与所述激光的路径相适配的气体流道，以使由所述气体装置送出的气流的方向与射向所述岩石样品表面的激光的方向相同。

3.根据权利要求1或2所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述激光组件包括能发射激光的激光器以及与所述激光器相适配的聚焦装置，所述聚焦装置能使所述激光器发射的激光能被聚射在所述岩石样品的表面。

4.根据权利要求1所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述放置台能相对所述壳体转动，以使所述放置台的下端面与所述壳体的底壁之间形成夹角。

5.根据权利要求4所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述放置台的下端面与所述壳体的底壁之间形成的夹角为0度～5度之间。

6.根据权利要求1或4所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述岩石样品的抛光装置包括设置在所述放置台上的样品台，所述岩石样品能被放置在所述样品台上，所述样品台能相对所述放置台运动。

7.根据权利要求6所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述样品台上设置有旋转装置和平面运动装置，以使所述样品台至少能相对所述放置台转动和/或平移运动。

8.根据权利要求7所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述样品台上设置有夹持件，用于对岩所述石样品进行夹持。

9.根据权利要求1所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述粗糙度检测装置包括设置在所述放置台上且分别位于所述样品台两侧的微激光发射器和微激光接收器，所述微激光接收器能接收所述微激光发射器发出的微激光并根据所述微激光的亮度判断所述岩石样品表面的粗糙度。

10.根据权利要求1所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述粗糙度检测装置包括电感轮廓仪。

11.根据权利要求1所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述激光组件发射的激光的波长可以为355纳米、532纳米或者1064纳米。

12.根据权利要求1所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述气体装置吹送的气体包括：空气、氮气、氩气、氦气或者二氧化碳气体中的至少一种，所述气体装置的注汽压力大于等于0.1兆帕，所述气体装置的注汽速率大于等于1立方米每分钟。

13.根据权利要求1所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述岩石样品的抛光装置包括吸尘装置，所述吸尘装置设置在所述壳体内。

14.根据权利要求13所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述吸尘装置位于所述放置台的上方，用于吸取所述岩石样品的表面产生的粉末。

15.根据权利要求1所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述壳体上设置有用于观察的观察件以及能打开和封闭的送取口。

16.根据权利要求1所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，当所述粗糙度检测装置检测到所述岩石样品的表面的粗糙度符合预设值时，所述粗糙度检测装置发出用于将所述激光组件关闭的控制信号。

17.根据权利要求3所述的岩石样品的抛光装置，其特征在于，所述聚焦装置包括聚焦镜和反射镜。

18.一种采用如权利要求1至17中之一所述的岩石样品的抛光装置的岩石样品的抛光方法，其特征在于，包括：

将岩石样品切割和初步打磨后固定放置在的样品台上；

打开激光组件，调节所述激光组件发射出来的激光在所述岩石样品的表面的中心位置聚射成一光斑；

启动粗糙度检测装置并设置所述粗糙度检测装置的粗糙度的预设值；

打开设置在所述样品台上的旋转装置和平面运动装置，以使所述样品台相对所述放置台转动和/或平移运动；

启动气体装置向所述岩石样品吹气；

当所述粗糙度检测装置检测到所述岩石样品的表面的粗糙度符合预设值时，关闭所述激光组件，抛光结束。

19.根据权利要求18所述的一种岩石样品的抛光方法，其特征在于，所述将岩石样品切割和初步打磨后固定放置在的样品台上的步骤中：

初步打磨后的所述岩石样品的上下表面平整且近似平行，所述岩石样品尺寸范围为≤Ф100毫米，所述岩石样品的厚度为5～50毫米之间；

将所述岩石样品用环氧树脂胶固定于扫描电镜钉型铝制样品台上，再将钉型样品台固定设置所述样品台上；或者

将所述岩石样品用橡皮泥、双面胶等粘接剂粘到所述样品台的上表面。

20.根据权利要求18所述的一种岩石样品的抛光方法，其特征在于，所述粗糙度检测装置包括设置在放置台上且分别位于所述样品台两侧的微激光发射器和微激光接收器；

所述微激光接收器能接收所述微激光发射器发出的微激光并根据接收到的微激光的亮度判断所述岩石样品表面的粗糙度；

所述启动粗糙度检测装置并设置所述粗糙度检测装置的粗糙度的预设值的步骤中：

固定设置好微激光发射器与微激光接收器之间的位置关系并进行校准，以使所述微激光接收器能接收所述微激光发射器发出的微激光；

在微激光无遮挡时，将所述微激光接收器确定的微激光的亮度为第一亮度，并定义为1；

采用半透光薄膜遮挡微激光，将所述微激光接收器确定的微激光的亮度为第二亮度，并定义为0.5；

基于确定好的所述第一亮度和第二亮度，计算得到亮度为0.1～0.8的各点；

在所述岩石样品抛光前将岩石样品的高度进行微调，调至岩石样品旋转一周均无光被检测到的高度；

设置粗糙度检测装置的粗糙度的预设值为亮度0.9。

21.根据权利要求18所述的一种岩石样品的抛光方法，其特征在于，打开设置在所述样品台上的旋转装置和平面运动装置，以使所述样品台能相对所述放置台同时转动和/或平移运动的步骤中：

平面方向的最大运动范围为50毫米，运动速度为0.1～10毫米每秒；

所述旋转装置的旋转速度为0.1～10圈每分钟。

22.根据权利要求18所述的一种岩石样品的抛光方法，其特征在于，当所述粗糙度检测装置检测到所述岩石样品的表面的粗糙度符合预设值时，关闭所述激光组件，抛光结束的步骤中：

在所述岩石样品在一个旋转周期内均检测到亮度大于等于0.9时，关闭所述激光组件，抛光结束。