Способ определения оптической анизотропии горных пород и руд

 

Изобретение относится к геолого-минералогическим методам исследования горных пород и руд и может быть использовано для восстановления термодинамических условий образования и последующих деформаций рудных и других геологических тел, а также для решения различных структурно-петрологических задач. Сущность способа заключается в интегральном поляризационно-оптическом излучении минеральных агрегатов путем измерения интенсивности света, отраженного от аншлифа горной породы или руды. 1 ил.

Изобретение относится к геолого-минералогическим методам исследования горных пород и руд и может быть использовано для восстановления термодинамических условий образования и последующих деформаций рудных и других геологических тел и решения различных структурно-петрологических задач.

Известен способ определения анизотропии нормального отражения света кристаллами [1].

Однако этот способ позволяет определять анизотропию отражения лишь в отдельных кристаллах и не применим для определения оптической анизотропии горных пород в общем случае.

Известен также способ определения оптической анизотропии горных пород, который по совокупности существующих признаков наиболее близок к заявляемому и принят за прототип. Этот способ основан на поляризационно-оптическом изучении шлифов горных пород и позволяет определить преимущественную оптическую ориентировку индивидов в шлифе, среднее значение двупреломления индивидов в сечении шлифа и интегральное значение степени оптической анизотропии шлифа в целом [2].

Однако этот способ не позволяет получить характеристику параметров оптической анизотропии существенно поглощающих минеральных агрегатов, так как основан на поляризационно-оптическом излучении шлифов в проходящем свете и не приспособлен для определения оптической анизотропии в отраженном свете.

Цель изобретения - существенное расширение круга анализируемых объектов и повышение правильности определения преимущественной оптической ориентировки индивидов в минеральном агрегате (горной породе, руде).

Цель достигается тем, что для определения оптической анизотропии горных пород и руд их аншлиф помещают в широкий параллельный пучок плоскополяризованного монохроматического света, регистрируют интенсивность I нормально отраженного света (прямопропорциональную отражательной способности R объекта) при различных углах поворота аншлифа вокруг нормали к отражающей плоскости аншлифа относительно плоскости поляризации падающего света. Направление преимущественной оптической ориентировки индивидов в плоскости аншлифа определяют по угловому положению max максимального Imax за один полуоборот значения зависимости I( ), сдвинутого относительно углового положения minзначения минимального Imin за один полуоборот значения зависимости I( ). Степень анизотропии нормального отражения, определяемая согласно выражения QR = = , является количественной мерой оптической анизотропии сечения горной породы плоскостью аншлифа.

Для одноосного непоглощающего кристалла с оптической осью с, лежащей в отражательной плоскости, коэффициент нормального отражения R плоскополяризованного света, плоскость поляризации которого параллельна направлению z, согласно данным (Кизель В.А. Отражение света. М.: Наука, 1973, с.352) может быть выражен следующим образом: при взаимоортогональности поляризации Р падающего света и главной плоскости поляризации А анализатора отраженного света R = Rsp = Re+Ro-2sin2(2Z), при параллельности Р и А R=Rss = 4Rocos4(Z)+4Resin4(Z)+2sin2(2Z), где (с^z) - угол между направлением оптической оси c и направлением z; Ro, R - отражательные способности обыкновенной и необыкновенной волн в кристалле соответственно.

В общем случае для поглощающих и прозрачных кристаллов от кубических классов симметрии до ромбических классов включительно направления главных осей тензора диэлектрической проницаемости и проводимости совпадают, т.е. значения Re; Ro соответствуют значениям ne, e ; no, o, где no, ne; , - обыкновенный и необыкновенный показатели преломления и коэффициента поглощения кристалла соответственно.

В пренебрежении эллиптичностью собственных электромагнитных волн и волн при отражении (см. Гречушников В.Н., Константинова А.Ф. Кристаллооптика поглощающих и гиротропных сред. В кн. Проблемы кристаллографии. М.: Наука, 1987, с. 290-318) в кристаллах указанных классов симметрии для нормального отражения плоскополяризованного света кристаллом в отсутствие анализатора коэффициент нормального отражения можно представить в виде R= Rss+Rsp= Rocos2(Z)+Resin2(Z), где с - направление, соответствующее азимуту эллиптического сечения поверхности, описываемой тензором диэлектрической проницаемости и проводимости, в отсутствие поглощения эта поверхность является вещественным эллипсоидом, называемым оптической индикатрисой.

В случае произвольной ориентировки отражающей поверхности аншлифа относительно главных осей оптической индикатрисы для прозрачных кристаллов направление с параллельно оптической оси или ее проекции на отражающую поверхность. z - направление, параллельное главной плоскости поляризатора (или анализатора), отсчитываемое от плоскости, перпендикулярной оптической оси кристалла. Отражение света в поляризации, параллельной оптической оси, обозначено как Re в отличие от отражения света в поляризации, перпендикулярной оптической оси, которое обозначено Ro.

В предлагаемом способе определения оптической анизотропии горных пород и руд предлагается одновременно омывать параллельным монохроматическим (длина волны ) световым пучком сечения S отражающую плоскость, содержащую N индивидов (i), каждый из которых обладает в сечении отражающей плоскостью: главными коэффициентами отражения Roi, Rei, площадью отражающей поверхности Si и ориентацией сiнаправления азимута сечения поверхности, описываемой тензором диэлектрической проницаемости и проводимости индивида.

Регистрируют интенсивность I нормально отраженного света от всего омываемого светом участка горной породы или руды, содержащего N индивидов, при различных углах поворота отражающей поверхности вокруг оптической оси системы, перпендикулярной отражающей поверхности, относительно плоскости поляризации падающего света, по которой, используя стандартные эталоны, определяют отражательную способность R всего объекта.

Зависимость R( ) (фиг.1) обладает максимумом Rmax, соответствующим углу поворота max, и минимумом Rmin, угловое положение которого ( min) сдвинуто на 90о относительно положения максимума отражения. При этом значение Rmax может быть описано в виде Rmax = SRiocos(Z)++Riesin(Z)+, а значение Rmin представимо в виде Rmin = SRiosin(Z)++Riecos(Z)+.

Угловые положения max и min соответствуют направлениям преимущественной оптической ориентировки индивидов в анализируемом участке (сечения) агрегата плоскостью отражающей поверхности.

В качестве количественной меры анизотропии горных пород и руд предлагается использовать степень анизотропии отражения QR, которая определяется согласно выражению
QR= = .

Причем для равновеликих индивидов, обладающих в анализируемой отражающей плоскости одинаковыми значениями Roi и Rei, т.е. при условии
Si(i)=const1=So;
Roi(i)=const2=Ro;
Rei(i)=const3=Re выражение для QR имеет вид
QR = cos(Z)+, откуда следует, что QR может меняться от значения , соответствующего монокристаллической анизотропии отражения, до нуля.

Таким образом, отличительным признаком, характеризующим новизну предлагаемого способа по отношению к прототипу, является то, что он позволяет определять оптическую анизотропию минерального агрегата, состоящего как из прозрачных, так и непрозрачных индивидов в отраженном свете, а также то, что повышается правильность определения ориентировки за счет однозначной идентификации углового положения максимального и минимального значений регистрируемой интенсивности I отраженного от объекта света.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Аншлиф помещают на поворотный столик макроскопа-спектрофотометра в широкий пучок плоскополяризованного монохроматического света. Регистрируют интенсивность I нормально отраженного света, прямо пропорциональную отражательной способности R объекта при различных углах поворота отражающей поверхности вокруг оптической оси системы (при неизменном положении плоскости поляризации падающего света). Используя стандартные эталоны отражения, по значениям регистрируемой зависимости I( ) определяют R( ). Определяют угловое положение maxмаксимального отражения Rmax, сдвинутого на 90о относительно углового положения min углового отражения Rmin. Определяют значения Rmax(соответствующее max) и Rmin (соответствующее min. max90). Затем определяют значение степени анизотропии отражения объекта QR по формуле QR=(Rmax-Rmin)/(Rmax+Rmin).

Предлагаемым способом были проанализированы антрациты из Якутии. В аншлифах, соответствующих различным сечениям, обнаружена анизотропия отражения, степень которой составила Q1R=0,0346 и Q2R=0,0241, что позволило оценить стрессовую нагрузку, составившую 104 и 123 бара соответственно, индуцирующую преимущественную оптическую ориентировку с такой степенью анизотропии.

Эффективность предлагаемого способа состоит в возможности изучения поглощающих объектов и большей правильности определения преимущественной оптической ориентировки индивидов в агрегате.


Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД, основанный на поляризационно-оптическом изучении их аншлифов в отраженном свете, отличающийся тем, что, с целью расширения круга анализируемых объектов и повышения правильности определения преимущественно оптической ориентировки индивидов в минеральном агрегате, аншлиф помещают в широкий параллельный пучок плоскополяризованного монохроматического света, регистрируют интенсивность I нормально отраженного света при различных углах поворота аншлифа вокруг нормали к отражающей плоскости аншлифа относительно плоскости поляризации падающего света, определяют направление преимущественной оптической ориентировки индивидов в плоскости аншлифа по угловому положению max максимального Jmax за один полуоборот значения зависимости Y(), сдвинутого на 90° относительно углового положения min значения минимального Jmin за один полуоборот значения зависимости Y(), определяют степень анизотропии QR нормального отражения

по которому судят об оптической анизотропии сечения горной породы плоскостью аншлифа.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к исследованию сегнетоэлектрических материалов с помощью оптического метода и может быть использовано для определения трикритической точки при атмосферном давлении в результате частичного замещения собственных ионов кристаллами ионами примеси, что открывает возможность создавать сегнетоэлектрические вещества с заранее заданными свойствами

Изобретение относится к геолого-минералогическим методам исследования горных пород и может быть использовано для восстановления динамической обстановки образования и деформации геологических тел, решения различных структурно-петрологических задач

Изобретение относится к изменениям в оптике и может быть использовано для определения абсолютных значений двупреломлений кристаллов при исследовании их физических свойств

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, например, в производстве полимерных пленок и волокон при исследовании нелинейно-оптических и лазерных кристаллов

Изобретение относится к оптике и предназначено для измерения поляризационных характеристик веществ

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в полупроводниковой и электронной промышленности

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к поляризационным приборам, предназначенным для измерения поляризационных характеристик света, прошедшего оптически активные и двулучепреломляющие вещества

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к приборам и оптическим системам, в которых кварцевая линза является одним из основных элементов: в оптической литографии, поляризационной технике

Изобретение относится к лазерной спектроскопии и может быть использовано в спектрально аналитическом приборостроении и газоанализе

Изобретение относится к способам измерения оптических свойств материалов, в частности оптической анизотропии, и может быть использовано для изучения свойств оптически прозрачных сред, например полимерных пленок, кристаллов природных и искусственных материалов и др

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения параметра оптической анизотропии кубических кристаллов, относящихся к классу m3m, 4 ¯ 3 m или 432 симметрии. Первый вариант включает измерение распределения локальной степени деполяризации при двух положениях кристалла, в которых наблюдается максимум и минимум деполяризации. Путем интегрирования этих распределений и делений одного на другое определяют величину ξ, а знак параметра ξ определяют по поведению распределения локальной степени деполяризации, представляющей собой «мальтийский крест», при равномерном повороте кристалла из положения, в котором наблюдается минимум, в положение, в котором наблюдают максимум (или наоборот) относительно направления поляризации лазерного излучения. Во втором варианте измеряют зависимость угла наклона «мальтийского креста» φ относительно направления поляризации лазерного излучения от угла поворота кристалла θ вокруг оси, совпадающей с направлением распространения излучения, и по зависимости φ(θ), добившись максимального совпадения снятой зависимости с построенной теоретически, определяют как знак параметра ξ, так и его величину. Изобретение позволяет определить величину параметра оптической анизотропии ξ и его знак. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к бреющему устройству, приспособленному для обнаружения и срезания волоса вблизи поверхности кожи части тела человека или части тела животного. Устройство содержит детектор (26), приспособленный для обнаружения волоса вблизи поверхности кожи, и лазер для срезания волоса. Детектор (26) содержит источник (27), приспособленный для испускания оптического излучения, содержащего, по меньшей мере, две длины волны и состояние поляризации падающего света, и блок (28) построения изображения волоса вблизи поверхности кожи, который содержит блок обнаружения (29) оптического излучения, рассеянного и/или отраженного волосом и/или поверхностью кожи, на обеих длинах волн, и блок управления. При этом блок обнаружения (29) предназначен для обнаружения рассеянного и/или отраженного оптического излучения, поступающего от волоса и/или поверхности кожи, содержащего первое состояние поляризации, соответствующее состоянию поляризации падающего света, и второе состояние поляризации, отличающееся от первого состояния поляризации. Таким образом, эффективность обнаружения, а следовательно, и качество бритья повышаются, в то же время энергопотребление снижается и повышается безопасность бритья. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области оптических измерений и предназначено для измерения изменений показателя преломления и двойного лучепреломления, вызванных нелинейными эффектами. Система состоит из фемтосекундного лазера (FS), фотонного оптического волокна (SF), двух оптических каналов (KO1, KO2) и интерферометрической системы, в частности, в виде интерферометра VAWI. Первый оптический канал (KO1) включает в себя монохроматор (MCR) с конденсатором (K), образующим луч измерения. Монохроматор (MCR) на входе соединяется с фотонным оптическим волокном (SF). Система зеркал второго оптического канала (KO2) включает в себя подвижное зеркало (ZP), которое изменяет длину оптического пути второго луча во втором оптическом канале (KO2). Испытуемый материал (M) помещается в область измерения, расположенную на пересечении луча измерения и второго луча, передаваемого через оптический канал (KO2). Изобретение обеспечивает повышение точности измерений параметров оптических материалов в областях, меньших нескольких микрометров. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области оптических измерений. Измерение оптических характеристик заключается в том, что линейно поляризованный свет направляют на образец S через поляризатор. Затем свет достигает блока 131 подвижных зеркал и блока 132 неподвижных зеркал фазовращателя 13 через первую поляризационную пластину 9 и вторую поляризационную пластину 11. Лучи, отразившиеся на этих блоках зеркал, проходят через анализатор 15 и с помощью линзы 17 формирования изображения формируют интерференционное изображение на светоприемной поверхности детектора 19. При этом разность длин оптического пути между пучком, отраженным на блоке 131 подвижных зеркал, и пучком, отраженным на блоке 132 неподвижных зеркал, непрерывно изменяется за счет перемещения блока 131 подвижных зеркал, и непрерывно изменяется интенсивность интерференционного изображения, зарегистрированная детектором 19, что позволяет получить синтезированную форму волны, аналогичную интерферограмме, которая подвергается преобразованию Фурье, что позволяет получить амплитуду относительно длины волны и разность фаз двулучепреломления относительно длины волны. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к геолого-минералогическим методам исследования горных пород и руд и может быть использовано для восстановления термодинамических условий образования и последующих деформаций рудных и других геологических тел, а также для решения различных структурно-петрологических задач

Наверх