专利名称：释光光子分频谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种释光谱仪，特别是涉及释光谱仪的光子探测装置。
背景技术：
储存了辐射能量的结晶固体接受外界热或光的激发后，晶体内部的储能电子复位并以释放光子的方式消除其储存的能量。产生的释光中，受热的激发而释放的光子是热释光，受光的激发而释放的光子是光释光。结晶固体的释光子反映了结晶固体的本质特征，被激发出来的光子随结晶固体的本质即晶体的组成成分、结构以及晶体中所含的杂质离子的种类和含量等的不同而不同。释光谱仪是一种对结晶固体释放出的光子进行探测和分析的光谱仪。自从释光谱仪问世以来，只有两种类型的释光谱仪即热释光谱仪和光释光谱仪。这两种释光谱仪的区别在于结晶固体释放光子的激发手段不同，热释光谱仪是因结晶固体受热激发而释放出光子，光释光谱仪是因结晶固体受到光的激发而释放出光子，相应的两种释光谱仪的结构也有所不同。但无论是热释光谱仪还是光释光谱仪，对发射光子探测使用的技术手段是相同的，都是使用以光电倍增管为核心器件的光子探头为探测装置，光子探头安装在光子收集室上，光子探头将探测到的光子信号转化成电脉冲，然后经放大整形输入到计算机进行分析和处理。由于两种释光谱仪都只有一个光子探头，采用单道光子计数，获得的结果都是也只能是对总的光子计数，不能对不同频率的光子同时进行测定和分析。

发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的释光谱仪，其能够对结晶固体释放出来的不同频率的光子同时进行测定和分析。
本发明的目的是这样实现的释光光子分频谱仪，包括光子收集室和光子探头，其特征是该释光谱仪含有两个以上的光子探头，与光子探头相对应，光子收集室的顶盖上含有截面为圆形的通孔，光子探头和通孔的数量一致，光子探头含有滤光片的一端穿过通孔连接在光子收集室的顶盖上。
进一步讲，本发明的光子探头和光子收集室顶盖的连接方式中含有套管，套管的外表面上带有外突卡环，其一端带有内弯托环，套管穿过通孔并通过外凸卡环与光子收集室的顶盖固定连接，光子探头含有滤光片的一端插入套管，套管的内弯托环托住光子探头的头部，这样通过插拔可以方便地完成光子探头的安装和拆卸。对于释光光子分频谱仪，更好的技术方案是滤光片卡放装置和光子探头的头部是分体的，这样卡放装置中的滤光片便可以更换。再有，从样品抽屉中的样品到每个光子探头滤光片的垂直距离是相等的。
由于光子探头上卡放的滤光片是可以更换的，并且现有技术已经可以将允许通过滤光片光子的频率限制在一个很窄的范围内，这样每个光子探头接收释光光子的频率便能够调整。一个光子探头可以接收一种频率的释光，而释光谱仪含有两个以上的光子探头，多个光子探头就可以同时接收多种不同频率的释光。多个光子探头接收释光光子的频率可以有多种组合方式，增加光子探头的密度也就提高了探测的精度。
结晶固体释放出来的光子有一定的频率范围，不同频率光子出现的几率不是平均一样的，而是有一定的差别，出现几率相对比较高的光子能更深刻地反映结晶固体的特征，不妨称之为特征光子。特征光子概念是在发明人多年对结晶固体进行实验室观测基础上提出的概念，是对结晶固体认识的深化。结晶固体的释光光子是结晶固体中储能电子的能量表征，在相同的激发条件下，发射光子的能量是与晶体中储能电子的能量成正比。因此，晶体的释光是晶体中储能电子能量的直接反映，释光谱图也就是晶体中储能电子的能谱图。具有特定频率的特征光子体现着晶体中储能电子的能量分布特征，真实地显示了晶体的本质。
这一概念的提出对于深入研究结晶固体释光的本质、矿物鉴定以及地质样品年龄的测定等都具有重要的意义，本发明就是与特征光子概念相对应的一种设计方案。正因为如此，本发明与以往各实验室所采用的光子探测设备有着本质的不同。应用本发明对结晶固体激发出来的光子进行分频接收和处理，可以确定结晶固体在一定激发条件下释放出来的特征光子。不同结晶固体在相同的激发条件下释放出来的特征光子一般是不一样的，特征光子的不同反映出释光光子能量的差异，进一步讲体现的是储能电子能量的差异。现有的释光测量设备都无法观测到这种特征光子及其能量状况，因为他们所采用的接收光子的探测器都是单一的，采用的滤光片也是宽带的，无法对特征波长进行区别。
释光光子分频谱仪能够将结晶固体释放出来的光子进行选频接收，并分别记数和处理，实际上是一个多道光子记数和处理系统。通过对结晶固体释光光子的多道记数存储和分析处理，便可获得一张结晶固体的分频释光谱图，从谱图上的峰值便可以确定特征光子。一种结晶固体释放出的光子一般具有较宽的频率范围，并往往具有多种不同频率的特征光子，这些特征光子就含在结晶固体的释光中。在得到特定结晶固体特征光子的情况下，再通过本发明对该种结晶固体单一频率的特征光子进行多点同时测定或者不同频率的特征光子同时进行测定和分析，可以得到更有价值的信息。
释光中包含特征光子现象是在对地质样品用热释光技术进行年龄测定时发现的，而且，首先就在实验室中把它用于地质样品的年龄测定，并获得了成功。同理光释光技术也应发展成为一种更为准确地解决地质样品年龄测定问题的有效技术。对在光释光谱仪基础上改进的释光光子分频谱仪而言，其保留了光释光谱仪的优点，如可以针对可选择的激发光源从地质样品中确定最佳测定年龄的矿物，使所得的年龄数据真实可信，又增加新的内涵，如可以对利用同一地质样品中不同矿物的特征光子分别得到的测龄数据相互比较、验证，从而提高矿物测龄的可信度。具体而言，不同矿物的特征光子的频率一般都是不一样的，通过本发明可以针对同一地质样品中不同矿物的特征光子同时进行分频探测和分析，并把分别获得的测龄结果进行互比、验证，去伪存真，能够提高测龄结果的可信度。此外，通过本发明可以针对同一地质样品中同一矿物的不同特征光子同时进行分频探测和分析，并把分别获得的测龄结果进行互比、验证，也能进一步提高测龄结果的可信度。因此，使用本发明得到的测年数据对提高释光测年的准确度和可信度具有重要的科学价值和实际意义。应用释光光子分频谱仪对地质样品进行年龄测定时，是一种全新概念的测年技术。
由于释光是矿物本身所具有的发光性质，在一定条件下，每一种矿物都有自己的特征释光谱。矿物的特征释光谱除了与矿物的结构和组成有关外，还与矿物中的杂质含量有关，矿物中杂质的元素特征和含量对矿物的释光谱的谱型和强度都有直接的作用，因此，利用特征释光谱能够成为矿物分析和鉴定的重要手段。


图1为释光光子分频谱仪主体部分的结构示意图；图2为光子探头头部及其支撑套管的结构示意图；图3为本发明实施例的光子收集室顶盖展开为平面后通孔分布位置示意图。
具体实施例方式
结合现有技术，本发明可以有多种实施方式。针对光释光谱仪或者热释光谱仪，其改进之处限定在光子收集室和光子探头以及与光子探头相配套的装置，其他部分保留原有的结构不变。此外还可以首先将光释光谱仪和热释光谱仪集成为一体，使之成为一种可以对释光激发方式做出选择的释光谱仪，相当于两种释光谱仪共用样品抽屉、光子收集室和光子探头以及与光子探头相配套的装置，在此基础上再对光子收集室和光子探头以及与光子探头相配套的装置做出改进，下面就针对此种实施方式详细地阐述本发明。
参照图1，释光光子分频谱仪是集传统热释光和光释光谱仪为一体的释光谱仪，相当于热释光谱仪和光释光谱仪共用样品抽屉8、光子收集室2和光子探头3。整个仪器主要由加热部分1、激发光源、样品抽屉8、光子收集室2、光子探头3以及与光子探头相配套的数据记录和分析等部件组成。激发光源是一套紫外和可见的冷光光源，由不同能量和不同功率的激光器组合而成，专为研究晶体的光释光谱而配备的广谱激发光源。
参照图1、图2和图3，本释光谱仪含有12个光子探头3，与此相对应，在光子收集室2的顶盖21上含有12个截面为圆的通孔9，12个通孔在顶盖上的分布方式如图3所示，通过展开的平面示意图可以看出，12个通孔分成两组，内圈和外圈各六个通孔，a1-a6为内圈通孔，b1-b6为外圈通孔，内外圈通孔之间相错排列，各圈通孔均匀排列。在每一个通孔9上都安装有相同的套管6，套管6的外表面上带有外突卡环61，其一端带有内弯托环62，套管6穿过通孔9并通过外凸卡环61与顶盖21螺栓连接，从而使每个套管6和光子收集室2的顶盖21固定连接在一起，光子探头3含有滤光片33的一端插入套管6，套管6的内弯托环62托住光子探头3的头部31，进而托住光子探头3，光子探头3的安装和拆卸非常方便，只要插入或拔出套管6即可。滤光片卡放装置32为环状并在卡放装置32外侧含有外螺纹，光子探头3的头部31内侧含有内螺纹，卡放装置32与光子探头3的头部31螺纹连接在一起，滤光片33放在卡放装置32内安装在光子探头3的头部31上。更换光子探头3上的滤光片33时首先将光子探头3从套管6中拔出，再将卡放装置32从光子探头3的头部31旋下，取出滤光片33，把新的滤光片放到卡放装置32上，然后重新将卡放装置32旋进安装在光子探头3的头部31上。把本实施例作为光释光谱仪使用时，光源控制开关5开启后，激光光源发出的激光可以进入屏蔽导管4，进而通过准直器7到达样品抽屉8中的样品10。从样品10到每一个光子探头3上滤光片33的垂直距离是一样的。
由于本技术方案中有12个光子探头，每个探头都可以安装有不同频率的滤光片，所有探头作为一个整体，可以对同一结晶固体样品释放出来的光子进行选频测定分析。使用释光光子分频谱仪，由于其设计成同时可以接收十二种不同频率从晶体中激发出来的光子，用它可以把不同频率的光子分开，分别进行处理和计数，由于光子探头的接收频率是可调的，该释光谱仪可以针对不同的结晶固体以及不同的激发条件设置不同的接收频率组合。然后，通过多道分析器和计算机存储处理，便可获得一张结晶固体的释光谱图，从释光谱图中可以确定结晶固体的特征光子。知道了结晶固体的特征光子后，在对地质样品测年时，只需针对特征频率的光子进行探测。其优点是，首先避免了非特征光子的干扰，其次，通过对不同频率的特征光子分析取得的数值之间可以相互验证，从而提高数据的可信度。本实施例包括了光释光和热释光两种结晶固体的激发方式，不同的激发方式得到的测龄数据之间可以相互比较，有利于探索两种激发方式之间的差异以及提高数据的可信度。
本实施例实际上是一台研究矿物晶体结构的多功能设备。利用该释光谱仪可以对释光光子进行选频测定分析，并可以进行矿物鉴定以及对释光本质开展研究。由于该释光谱仪既可测定热释光，又可测定光释光，故能够比较同一晶体对两种激发过程的反应和两种不同激发方法所得矿物测龄的结果。
权利要求
1.一种释光光子分频谱仪，包括光子收集室[2]、光子探头[3]，其特征是该释光谱仪含有两个以上的光子探头[3]，与光子探头[3]相对应，光子收集室[2]的顶盖[21]上含有截面为圆的通孔[9]，光子探头[3]和通孔[9]的数量一致，光子探头[3]含有滤光片[33]的一端穿过通孔[9]连接在光子收集室[2]的顶盖[21]上。
2.如权利要求1所述的释光光子分频谱仪，其特征是光子探头[3]和光子收集室[2]的顶盖[21]的连接方式中含有套管[6]，套管[6]的外表面上带有外突卡环[61]，其一端带有内弯托环[62]，套管[6]穿过通孔[9]并通过外凸卡环[61]与顶盖[21]固定连接，光子探头[3]含有滤光片[33]的一端插入套管[6]，套管[6]的内弯托环[62]托住光子探头[3]的头部[31]。
3.如利要求1或2所述的释光光子分频谱仪，其特征是光子探头[3]的头部[31]和滤光片卡放装置[32]是分体的。
4.如权利要求3所述的释光光子分频谱仪，其特征是光子探头头部[31]内侧含有内螺纹，滤光片卡放装置[32]为环状，在卡放装置[32]外侧含有外螺纹，卡放装置[32]与光子探头[3]的头部[31]螺纹连接在一起。
5.如权利要求4所述的释光光子分频谱仪，其特征是从样品抽屉[8]中的样品[10]到每个光子探头[3]上滤光片[33]的垂直距离是相等的。
全文摘要
释光光子分频谱仪是一种改进的释光谱仪，主要涉及释光谱仪的光子探测装置。本发明是在对释光本质有了更深认识、提出特征光子概念的基础上对现有技术方案的改进。其目的在于提供的释光谱仪，能够对结晶固体释放出来的不同频率的光子同时进行测定和分析。本发明包括光子收集室和光子探头，其特征是该释光谱仪含有两个以上的光子探头，与光子探头相对应，光子收集室的顶盖上含有截面为圆形的通孔，光子探头和通孔的数量一致，光子探头含有滤光片的一端穿过通孔连接在光子收集室的顶盖上。
文档编号G01J3/28GK1521488SQ0310223
公开日2004年8月18日 申请日期2003年1月30日 优先权日2003年1月30日
发明者李虎侯, 魏明建 申请人:首都师范大学