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荧光显微镜结构、工作原理

发布时间:2011-12-24   点击次数:8554次

荧光显微镜技术是在普通显微镜技术基础上发展起来用于研究岩石与其含油特征的一种快速简便的分析手段。它是以紫外光为光源,通过激发岩石中石油沥青物质后,产生出可见的荧光图象,为观察者直观地揭示石油沥青物质在岩石中的各种分布状况,这就是荧光显微镜所特有的功能。

荧光显微镜

荧光显微镜结构、工作原理

一、结构

随着现代科学技术的发展,荧光显微镜结构在不断地完善,功能多、外观造型美的仪器在不断地推出,目前荧光显微镜的主要结构由以下三个方面组成。

1、透射光系统

本系统大体可分为光源部分、仪器主体部分及镜头。

石英汞灯石英质外壳内充填超高

(1) 光源部分:

包括:①石英汞灯石英质外壳内充填超高压或高压汞气的灯管。②消球差透镜。通过该透镜可使由光源来的光线形成清晰而平行的光束。③激励滤光片。为了滤掉由灯管所发出的其它非紫外光部分,选用光谱波长为365nm的紫外光滤光片,使光源成为紫外光源。

(2)仪器主体部分,与生物显微镜构造基本相同,具有台下棱镜、台下聚光镜及载物台等,先进的还具有偏光装置。1nm=10×10-10

(3)物镜及目镜镜头,具有一套显微目镜和显微物镜系统它是在可见光通过与发荧光物体的光程范围内的条件下,进行肉眼观察和在紫外线透射光下照相用的,常配有石英萤石物镜、玻璃透镜、消色差物镜等。

(4)抑制滤光片,为了保护观察者的眼睛,在进入目镜的光路前安上个波长在436nm以上的滤光片,它几乎完全吸收了波长短于365nm的紫外光线。

透射光系统由光源产生紫外光,经仪器的主体(台下折光棱镜及聚光镜)透射到载物台的岩石薄片上再经物镜、目镜直接投射到观察者的眼睛中。

该系统是用来观察岩石薄片中所含烃类物质的各个组分(除不发光的烷烃外)。

2、反射光系统

它的光源系统与透射光系统相同,不同的是它不通过台下折光棱镜和聚光镜,而直接将荧光发生器安装在显微镜基座上(见图1-7b)。这样由光源来的光改变了原光路系统,使紫外光先经过物镜上端,通过物镜照射到载片的物体或岩石磨光面上,将激发的荧光反射回物镜经目镜到达观察者的眼睛。

反射光系统所观察到的光线是岩石表面能被紫外光激发而产生的荧光。由于轻质沥青易逸散往往浮在岩石表面,所以用反射光来观察薄片及岩石磨光面的轻质沥青物质以及煤层、天然沥青、裂缝中的沥青物质等。

3、照相系统

照相系统是用来拍摄对镜下观察到的代表性或典型性内容以充实文字描述的再现性增添的一项辅助系统,目前该系统的功能多为自动化,它主要包括电子测光装置、变倍镜头、照相机和控制盘,照相机一般都装置在仪器主体的顶端,由电缆连接控制台,操作极为方便。

光路系统见图1—8

二、工作原理

荧光显微镜是以紫外光作为光源。紫外光激发能够发光的物质产生荧光,石油中某些具有共轭双键的有机物质(含生色团和助色团)可被激发而发荧光。观察分析这些发光物质本身的变化及其与岩石结构、构造的相互关系,从而分析判断有机质的类型、变质程度、有效储集空间、油气运移等一系列有关石油地质问题。

荧光显微镜光路

石油除凝析汽油和石蜡不发光外,大部分组分都具荧光性。石油的发光性质取决于它的化学成分,石油是一种液态的以碳氢化合物为主的复杂混合物石油主要组分中的油质沥青、胶质沥青、沥青质沥青发荧光。

油质沥青为烃类化合物,包括饱和烃、环烷烃、芳烃。除饱和烃中的气态烃不发光外,其余均发荧光。胶质沥青为含氧、氮、硫的烃类,是石油中较固定的组分,含量不低于1%,沥青质沥青为不溶于石油醚的胶质沥青。

在石油中沥青质含量一般总比胶质含量少,胶质一沥青质含量的增高一般伴随着烃的含量降低。苏联已做过一些工作,在含量低于10%的中性胶质石油含0.2%--10.0%的固态烃,有时达25%;在胶质大于20%的石油中,固态烃的含量不超过10%;在富含胶质(11%--33%)和沥青质(5%--77%)的沥青中观察不到固态烃和饱和烃。

在含沥青,物质成分中,组分相互关系的变化影响着它们性质的变化,包括颜色和发光强度的变化。岩石中含沥青物质性质和成分的不同,是受形成岩石时的沉积环境和成岩后生阶段一系列作用所形成的岩石成分、结构、构造、缝、洞、孔所控制。

与岩石的原始成分、结构、构造有密切关系的同生或原地的沥青物质称为原生沥青,即与围岩同时形成的。

与围岩无成因的,称后生的或异地的次生沥青,主要分布在沉积期后形成的结构、构造、缝、洞、孔中。当含沥青丰富时,可以将整个岩石浸染(包括了所有的原生结构及构造)。

借助于石油沥青发光的特性,在岩石保持完整的结构和构造的情况下,可以观察岩石中沥青物质与周围矿物岩石之间的各种关系。根据发光的性质及发光的产状来追溯沥青与岩石之间的成因,从而解决石油地质工作中的一些实际和理论问题。

 

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