几种沉积岩太赫兹光谱特性研究.pdfVIP

陈晨等． 中国科学：物理学 力学 天文学 2015年 第45卷 第 8期 上有延迟，在强度上有衰减．产生这种现象的原因是， 的差异上；不同组分和含量的情况下，则频率及强度 太赫兹波在样品中的折射率大于在氮气中的折射率． 都会不 同．各沉积岩样 品包含众多元素成分(大余 从图 2中还可看出，样品之间也有相对延迟．这是 由 140种)，所 以频谱呈现较多吸收．5种样品在小于 0．3 于样品的组分不 同，理化性也相异而引起太赫兹波 THz时，吸收系数差别不大，但随着频率的增大，谱 对不同样品的折射率不等，波速和光程也不同．同时， 线的变化趋势各有不同，其中 3}}样品的吸收系数随 样 品的色散也造成了时域谱的展宽．其中 3#样品的 频率增加而急剧增大． 时延和强度的衰减最大． 图5是表示5种样品的折射率随频率变化关系的 图 3是将时域谱进行快速傅里叶变换所得的频 折射谱．5种样品在0．4THz以下，折射率都随频率的 域谱，由图 3可知，不同频率处，样品内部的吸收和 增加而减少，但高于0．4THz后，2样，3#~114#样品的折 样品表面的反射不同，振幅相应减小，频谱波形产生 射规律发生 了变化．其中 3≠}样品的折射率变化最大， 了变化，表明样品具有不同的折射率、吸收系数及介 这也与该样品的时间延迟规律、吸收系数变化规律相 电常数等物理信息． 对应． 沉积岩样品的光学参数，如折射率、吸收系数及 表 2列出了 5种样品的主要成分的含量(组分含 介电常数等，可根据参考文献 [43—46]进行计算．本 量 以gg／g计量，括号内为参考值，“±”后数据为不确 文计算了5种沉积岩样品的折射率和吸收系数．吸收 定度)，我们可以分析各样品主要成分的差异．1挣样品 系数随频率变化的关系见图4，样品中相同的组分会 为石英砂岩，主要成分即为二氧化硅，含水量极低： 具有相 同的频率，而含量不同，则会体现在吸收强度 2样样品为页岩，二氧化硅和氧化铝所 占比重大；3}}样 品为泥质灰岩，氧化钙、二氧化碳和水的成分多；4# 样品为石灰岩，主要成分为碳酸钙，故氧化钙、二氧 化碳及水含量大；5}}样 品为碳酸盐，与 4#样品类似， ∞ 已 但含量稍有不同．烧失量 (LOI)又称灼减量，是指样 矧 品在烧成过程中所排 出的结晶水，碳酸盐分解出的 CO2，硫酸盐分解 出的 SO2，以及有机杂质被排除后 物量 的损失．本实验所选的样品，其烧 失量能代表 CO2成分含量(仅页岩含水量稍大(5．6±0．03)gg／g，其 烧失量略高于CO 含量)．由于各样品包含元素众多、 成分复杂，我们仅看成分含量为 l0 g的主要组分． 图 3 (网络版彩图)太赫兹波通过空样品池和沉积岩样品的 而以上几种组分(--氧化硅、氧化铝、氧化钙、二氧 频域谱 Figure3 (Coloronline)Therfequencydomain spectroscopy of 化碳或烧失量)己能将这5种沉积岩类型区别开来． referencei