本發(fā)明涉及礦石檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種聚光系統(tǒng)及其聚光方法。

背景技術(shù)：

陰極發(fā)光是固體物質(zhì)的一種表面物理熒光現(xiàn)象，固體樣品的表面在陰極射線(快速電子束)轟擊下，由電能轉(zhuǎn)化成光輻射后，產(chǎn)生的一種發(fā)光現(xiàn)象。由于帶能量的電子束是從陰極發(fā)射出來，經(jīng)陽極電壓加速而獲得，故稱陰極發(fā)光。這種發(fā)光只在電子束激發(fā)時才能觀察到，按照發(fā)光類型，它屬于熒光發(fā)光類型，一般涉及物質(zhì)的深度不超過10μm，是由物體表面輻射的光，其發(fā)光波譜多數(shù)為可見光范疇，波長多在400～760nm之間。1879年，crookes首次發(fā)現(xiàn)并介紹了陰極發(fā)光現(xiàn)象；1965年，smith等人將陰極發(fā)光技術(shù)和光學(xué)顯微鏡相結(jié)合，于是開始了陰極發(fā)光技術(shù)在地球科學(xué)，醫(yī)學(xué)，考古學(xué)，材料學(xué)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是在礦物學(xué)領(lǐng)域。礦物由于晶體結(jié)構(gòu)缺陷，如晶體空間群的對稱性被破壞、陰陽離子的空位、原子和分子填隙的空位、原子的無序分布、空位和雜質(zhì)的聚集體等，都可能導(dǎo)致陰極發(fā)光，因此研究礦物的陰極發(fā)光能夠幫助人們辨認礦物，是常用的巖礦分析測試手段之一。目前的陰極發(fā)光儀通常都是和光學(xué)顯微鏡相結(jié)合使用的，能夠顯示礦物的顏色，給出礦物的圖像，但是不能對陰極發(fā)光的光譜進行定量的測量。

專利文獻cn103999185a公開的一種在電子顯微鏡中采集電子輻射下試樣的陰極發(fā)光的裝置包括：有試樣平面的試樣的托架；光采集鏡；有表面的光纖傳輸電纜；其中：所述光采集鏡包括用于采集所述試樣光的反射橢球表面，所述橢球表面包括橢球的一部分，所述橢球在所述試樣處具有第一焦點，在所述光纖電纜表面具有第二焦點；所述橢球在所述焦點之間有軸線，所述軸線相對于所述試樣平面傾斜。該專利采用電子顯微鏡采集陰極發(fā)光，但該專利不能對陰極發(fā)光的光譜進行定量的測量，且采集強度低和精度差。

專利文獻cn105280465a公開的一種用于在帶電粒子束系統(tǒng)內(nèi)使用的靜電透鏡包括：相互間隔以限定光軸的多個聚焦元件，所述帶電粒子束沿著所述光軸行進穿過所述透鏡并且行進到緊密鄰近所述透鏡放置的樣品上，導(dǎo)致來自樣品的放射物被往回輻射穿過所述透鏡，其中，所述元件中的至少一個對于所述放射物是透射性的；以及用于檢測所述放射物的至少一個檢測器。該專利采用靜電透鏡檢測，但該專利不能對陰極發(fā)光的光譜進行定量的測量，且采集強度低和精度差。

在背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本國中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，目前的陰極發(fā)光儀通常都是和光學(xué)顯微鏡相結(jié)合使用，能夠顯示礦物的顏色，給出礦物的圖像，但是不能對陰極發(fā)光的光譜進行定量的測量。為了能夠定量的測量陰極發(fā)光光譜，同時提高采集信號的強度，發(fā)明人提供了一種聚光系統(tǒng)和聚光方法，可以對陰極發(fā)光儀的光信號進行聚焦后輸入到光纖光譜儀且提高了儀器的測量精度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

本發(fā)明的一方面，一種聚光系統(tǒng)包括陰極發(fā)光儀、聚光器和光纖光譜儀，所述聚光器連接所述陰極發(fā)光儀和光纖光譜儀，所述陰極發(fā)光儀包括陰極電子槍和發(fā)出光線的探測窗口，所述光纖光譜儀包括光纖探頭和光譜儀，所述聚光器包括用于接收來自所述探測窗口的光線的第一聚光部分和用于固定連接所述光纖探頭的第二聚光部分，所述第一聚光部分設(shè)有中空的第一本體和用于連接所述探測窗口的探測表面，所述探測表面上設(shè)有安裝透鏡的第一槽，所述第一本體的中空內(nèi)表面設(shè)有內(nèi)螺紋，所述第二聚光部分設(shè)有用于容納光纖探頭的光纖部分的中空的第二本體和設(shè)有第二槽的端表面，所述第二槽容納所述光纖探頭的探頭部分，所述第二本體的外表面設(shè)有外螺紋，所述探測窗口、透鏡、第一本體和光纖探頭形成聚光光路，所述外螺紋嚙合所述內(nèi)螺紋以調(diào)節(jié)所述光纖探頭和所述透鏡之間的距離。

所述的聚光系統(tǒng)中，所述第一槽設(shè)有固定透鏡的第一固定件，所述第二槽設(shè)有固定所述探頭部分的第二固定件。

所述的聚光系統(tǒng)中，所述第一固定件和/或第二固定件為可解鎖的鎖止件以鎖緊和放開所述透鏡或探頭部分。

所述的聚光系統(tǒng)中，所述探測表面和所述探測窗口接觸使得聚光器穩(wěn)定連接在所述陰極發(fā)光儀上，所述端表面的長度大于所述第一槽的直徑以避免所述端表面接觸所述透鏡。

所述的聚光系統(tǒng)中，所述外螺紋和所述內(nèi)螺紋為三角螺紋。

所述的聚光系統(tǒng)中，所述第一聚光部分為中空的螺母件，第一本體包括直徑為透鏡直徑的1-5倍的第一中空部分，所述第一槽直徑等于透鏡的直徑且深度為透鏡焦距的2-10倍；所述第二聚光部分為中空螺桿件，第二本體包括直徑為探頭直徑的1-20倍的第二中空部分，所述第二槽直徑等于探頭直徑。

所述的聚光系統(tǒng)中，第一本體包括直徑20毫米且深度為30毫米的第一中空部分，所述第一槽直徑為10毫米且深度5毫米，所述透鏡的直徑為10毫米且焦距1毫米；第二本體包括直徑為10毫米且深度為75毫米的第二中空部分，所述第二槽直徑為3.5毫米且深度為5毫米。

所述的聚光系統(tǒng)中，所述聚光系統(tǒng)設(shè)有處理設(shè)備，所述處理設(shè)備連接所述光纖光譜儀，所述光纖光譜儀將光信號轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送到所述處理設(shè)備，所述處理設(shè)備包括用于處理數(shù)據(jù)的處理器、用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器和用于顯示數(shù)據(jù)的顯示界面，其中，所述處理器為通用處理器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路asic或現(xiàn)場可編程門陣列fpga，所述存儲器可以包括一個或多個只讀存儲器rom、隨機存取存儲器ram、快閃存儲器或電子可擦除可編程只讀存儲器eeprom。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種利用所述的聚光系統(tǒng)的聚光方法包括以下步驟：

在第一步驟中，將探頭部分固定在所述第二槽，將透鏡放在探測窗口，然后將聚光器放置在透鏡上，讓透鏡和第一槽固定。

在第二步驟中，通過旋轉(zhuǎn)內(nèi)、外螺紋以調(diào)節(jié)探頭部分和所述透鏡之間的距離。

在第三步驟中，陰極發(fā)光儀發(fā)出光線經(jīng)由探測窗口、透鏡、第一本體和光纖探頭形成的聚光光路傳輸?shù)焦饫w光譜儀。

在所述的聚光方法中，在第四步驟中，所述光纖光譜儀將光信號轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送到所述處理設(shè)備，處理后的數(shù)據(jù)通過顯示界面顯示。

本發(fā)明的聚光系統(tǒng)能對陰極發(fā)光的光譜進行定量的測量，同時提高采集信號的強度，聚光系統(tǒng)可以對陰極發(fā)光儀的光信號進行聚焦后輸入到光纖光譜儀且提高了儀器的測量精度和采集強度。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使得本發(fā)明的技術(shù)手段更加清楚明白，達到本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照說明書的內(nèi)容予以實施的程度，并且為了能夠讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，下面以本發(fā)明的具體實施方式進行舉例說明。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選的具體實施方式中的詳細描述，本發(fā)明各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。說明書附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。而且在整個附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。

在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的聚光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的聚光系統(tǒng)的第二聚光部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的聚光系統(tǒng)的第一聚光部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的聚光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用聚光系統(tǒng)的聚光方法的步驟示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的利用聚光系統(tǒng)的聚光方法的步驟示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的聚光方法獲得的鉀長石陰極發(fā)光光譜圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的聚光方法獲得的鈉長石陰極發(fā)光光譜圖。

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的解釋。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的具體實施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的具體實施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

需要說明的是，在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可以理解，技術(shù)人員可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名詞的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”或“包括”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。說明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明書的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個附圖并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。

圖1為本發(fā)明的一個實施例的聚光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實施例將結(jié)合圖1進行具體說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例提供了一種聚光系統(tǒng)，所述聚光系統(tǒng)包括陰極發(fā)光儀1、聚光器2和光纖光譜儀3，所述聚光器2連接所述陰極發(fā)光儀1和光纖光譜儀3，所述陰極發(fā)光儀1包括陰極電子槍4和發(fā)出光線的探測窗口5，所述光纖光譜儀3包括光纖探頭6和光譜儀7。

如圖2所示的聚光系統(tǒng)的第二聚光部分的結(jié)構(gòu)示意圖和圖3是所示的聚光系統(tǒng)的第一聚光部分的結(jié)構(gòu)示意圖，所述聚光器2包括用于接收來自所述探測窗口5的光線的第一聚光部分8和用于固定連接所述光纖探頭6的第二聚光部分9，所述第一聚光部分8設(shè)有中空的第一本體10和用于連接所述探測窗口的探測表面11，所述探測表面11上設(shè)有安裝透鏡12的第一槽13，所述第一本體10的中空內(nèi)表面設(shè)有內(nèi)螺紋14，所述第二聚光部分9設(shè)有用于容納光纖探頭6的光纖部分的中空的第二本體15和設(shè)有第二槽16的端表面17，所述第二槽16容納所述光纖探頭6的探頭部分，所述第二本體15的外表面設(shè)有外螺紋18，所述探測窗口5、透鏡12、第一本體10和光纖探頭6形成聚光光路，所述外螺紋18嚙合所述內(nèi)螺紋14以調(diào)節(jié)所述光纖探頭6和所述透鏡12之間的距離。

本發(fā)明的聚光系統(tǒng)利用可進行巖礦分析測試的陰極發(fā)光儀對樣品進行陰極發(fā)光，利用激光器顯著地提高了了采集信號強度，克服了現(xiàn)有技術(shù)中不能對陰極發(fā)光的光譜進行定量的測量的技術(shù)問題，本發(fā)明通過聚光器調(diào)節(jié)光纖探頭6和透鏡之間的距離，對陰極發(fā)光儀的光信號進行聚焦后輸入到光纖光譜儀，進一步提高了儀器的測量精度，可以定量測量礦物的陰極發(fā)光光譜，本發(fā)明進一步地通過處理設(shè)備對數(shù)據(jù)進行分析，相比現(xiàn)有技術(shù)，顯著提高了測量精度和應(yīng)用范圍。

本發(fā)明的聚光系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例中，所述第一槽13設(shè)有固定透鏡12的第一固定件，所述第二槽16設(shè)有固定所述探頭部分的第二固定件。這進一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性從而提高了本系統(tǒng)的耐用性。

本發(fā)明的聚光系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例中，所述第一固定件和/或第二固定件為可解鎖的鎖止件以鎖緊和放開所述透鏡12或探頭部分。這方便本系統(tǒng)更換不同的透鏡和探頭。

本發(fā)明的聚光系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例中，所述探測表面11和所述探測窗口5接觸使得聚光器2穩(wěn)定連接在所述陰極發(fā)光儀1上，所述端表面17的長度大于所述第一槽13的直徑以避免所述端表面17接觸所述透鏡12。

本發(fā)明的聚光系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例中，所述外螺紋18和所述內(nèi)螺紋14為三角螺紋。

本發(fā)明的聚光系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例中，所述第一聚光部分8為中空的螺母件，第一本體10包括直徑為透鏡直徑的1-5倍的第一中空部分，所述第一槽13直徑等于透鏡的直徑且深度為透鏡焦距的2-10倍；所述第二聚光部分9為中空螺桿件，第二本體15包括直徑為探頭直徑的1-20倍的第二中空部分，所述第二槽16直徑等于探頭直徑。通過研究，本實施例的聚光系統(tǒng)能夠使用大部分的透鏡，且聚光效果和應(yīng)用范圍得到了較好的平衡。

本發(fā)明的聚光系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例中，第一本體10包括直徑20毫米且深度為30毫米的第一中空部分，所述第一槽13直徑為10毫米且深度5毫米，所述透鏡12的直徑為10毫米且焦距1毫米；第二本體15包括直徑為10毫米且深度為75毫米的第二中空部分，所述第二槽16直徑為3.5毫米且深度為5毫米。本實施例的聚光系統(tǒng)是透鏡為10毫米且焦距1毫米情況下，得到的最佳尺寸。

參見圖4，圖4是本發(fā)明的聚光系統(tǒng)一個實施例，所述聚光系統(tǒng)包括陰極發(fā)光儀1、聚光器2和光纖光譜儀3，所述聚光器2連接所述陰極發(fā)光儀1和光纖光譜儀3，所述陰極發(fā)光儀1包括陰極發(fā)光器4和發(fā)出光線的探測窗口5，所述光纖光譜儀3包括光纖探頭6和光譜儀7，所述聚光器2包括用于接收來自所述探測窗口5的光線的第一聚光部分8和用于固定連接所述光纖探頭6的第二聚光部分9，所述第一聚光部分8設(shè)有中空的第一本體10和用于連接所述探測窗口的探測表面11，所述探測表面11上設(shè)有安裝透鏡12的第一槽13，所述第一本體10的中空內(nèi)表面設(shè)有內(nèi)螺紋14，所述第二聚光部分9設(shè)有用于容納光纖探頭6的光纖部分的中空的第二本體15和設(shè)有第二槽16的端表面17，所述第二槽16容納所述光纖探頭6的探頭部分，所述第二本體15的外表面設(shè)有外螺紋18，所述探測窗口5、透鏡12、第一本體10和光纖探頭6形成聚光光路，所述外螺紋18嚙合所述內(nèi)螺紋14以調(diào)節(jié)所述光纖探頭6和所述透鏡12之間的距離，所述聚光系統(tǒng)設(shè)有處理設(shè)備19，所述處理設(shè)備19連接所述光纖光譜儀3，所述光纖光譜儀3將光信號轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送到所述處理設(shè)備19，所述處理設(shè)備19包括用于處理數(shù)據(jù)的處理器20、用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器21和用于顯示數(shù)據(jù)的顯示界面22，其中，所述處理器20為通用處理器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路asic或現(xiàn)場可編程門陣列fpga，所述存儲器21可以包括一個或多個只讀存儲器rom、隨機存取存儲器ram、快閃存儲器或電子可擦除可編程只讀存儲器eeprom。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用聚光系統(tǒng)的聚光方法的步驟示意圖，聚光方法包括以下步驟。

在第一步驟s1中，將探頭部分固定在所述第二槽16，將透鏡12放在探測窗口5，然后將聚光器2放置在透鏡上，讓透鏡和第一槽13固定。

在第二步驟s2中，通過旋轉(zhuǎn)內(nèi)、外螺紋以調(diào)節(jié)探頭部分和所述透鏡12之間的距離。

在第三步驟s3中，陰極發(fā)光儀1發(fā)出光線經(jīng)由探測窗口5、透鏡12、第一本體10和光纖探頭6形成的聚光光路傳輸?shù)焦饫w光譜儀3。

在聚光方法中，首先將光纖光譜儀的光纖探頭插入到聚光系統(tǒng)中固定，然后將透鏡放置在陰極發(fā)光儀的探測窗口，接著將整個聚光系統(tǒng)放在透鏡上面圖5，同時可以微調(diào)聚光系統(tǒng)中光纖頭到透鏡的距離，調(diào)焦之后進行實際測量。

圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的利用聚光系統(tǒng)的聚光方法的步驟示意圖，聚光方法包括以下步驟。

在第一步驟s1中，將透鏡12固定安裝在所述第一槽13，將探頭部分固定在所述第二槽16。

在第二步驟s2中，通過旋轉(zhuǎn)內(nèi)、外螺紋以調(diào)節(jié)探頭部分和所述透鏡12之間的距離。

在第三步驟s3中，陰極發(fā)光儀1發(fā)出光線經(jīng)由探測窗口5、透鏡12、第一本體10和光纖探頭6形成的聚光光路傳輸?shù)焦饫w光譜儀3。

在第四步驟s4中，所述光纖光譜儀3將光信號轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送到所述處理設(shè)備19，處理后的數(shù)據(jù)通過顯示界面22顯示。

為了進一步說明本方法的改進和特點，如圖7所示的聚光方法獲得的鉀長石陰極發(fā)光光譜圖和圖8所示的聚光方法獲得的鈉長石陰極發(fā)光光譜圖，可以看出，本發(fā)明得到的鉀長石陰極發(fā)光光譜圖和鈉長石陰極發(fā)光光譜圖均顯著強于現(xiàn)有技術(shù)，這說明本發(fā)明提供了顯著的聚光效果。

盡管以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下和在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護之列。