基于光释光的铀矿石中超微铀矿物空间定位方法及系统与流程

1.本发明涉及铀矿地质研究技术领域，更具体的说是涉及一种基于光释光的铀矿石中超微铀矿物空间定位方法及系统。


背景技术：

2.低品位铀矿石尤其是砂岩型铀矿的铀矿物或含铀矿物尺度微小，在矿石中分散分布，有的且未形成明显的晶体结构，难以进行直接定位观察，因此在微区分析之前需要准确确定矿石样品中铀矿物的具体位置，而超微铀矿物在岩矿样品中的空间定位是铀矿物学研究的必要步骤和难点。
3.目前铀矿物赋存状态的定位及研究有两种方法：1、对于高品位铀矿石，经验丰富的专业技术人员利用显微镜下识别铀矿物；对于低品位铀矿石，在显微镜下专业人员在薄片上圈定铀矿物可能赋存区域，再利用电子探针等微区分析方法观测并测定铀含量，但大多数情况下耗费大量时间仍找不到铀矿物，这种方法依赖技术人员铀矿物观察经验，仅适用于能够用在镜下观测到的铀矿物或其可能存在区域的情形，并且当含铀矿物过于微小或不结晶时，无法确定含铀矿物位置；2、利用放射性照相或α径迹的方法确定铀矿物在岩石和矿石中的空间位置及分布，这种方案程序复杂，耗时很长，步骤繁琐。
4.因此，对本领域技术人员来说，如何快速高精度进行铀矿物定位是亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种基于光释光的铀矿石中超微铀矿物空间定位方法及系统，利用光释光板高精度成像特点，形成原位无损的快速高精度铀矿物定位方法，解决了铀矿石的矿物学研究中超微铀矿物的定位难题。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于光释光的铀矿石中超微铀矿物空间定位方法，其特征在于，具体步骤包括如下：
7.采集铀矿石样品，并将所述铀矿石样品制成第一样品扣压固定于ip成像板表面；
8.将所述ip成像板进行气密装入ip成像专用照射盒后放入铅室中进行曝光；
9.经过固定时间曝光后取出所述ip成像板，读取所述ip成像板的每个像素点二维光释光数据；
10.对所述每个像素点二维光释光数据解析后进行铀矿物衰变光释光信号甄别及信号提取，对比分析铀矿石和本底载玻璃片的光释光值，确定等值线图的下限值和等值线距，进行计算机成像和图像增强，输出图像的光释光局部高值分布范围即是铀矿物富集区域。
11.可选的，所述第一样品包括薄片或电子探针片。
12.可选的，所述铀矿石样品的铀含量大于0.01
×
10-6，采集钻孔含矿段岩心样品，将其磨制成0.05-0.07mm厚度的所述薄片。
13.可选的，ip成像系统表面具有保护层，所述ip成像专用照射盒必须完全避光。
14.可选的，所述ip成像板放入低本底铅室中，铅室厚度不小于10cm，且有铜和有机玻璃内衬。
15.可选的，依据伽马测井或室内伽马能谱方法测定的所述矿石样品中铀元素含量确定曝光时间；对于未知铀品位矿石样品，通过辐照实验确定曝光时间。
16.可选的，读出装置依次扫描ip成像板并保存二维光释光数据，空间分辨率不低于50μm。
17.可选的，还包括对所述二维光释光数据进行局部平均法空间域滤波。
18.可选的，获取的光释光图像局部高值位置被确定为铀矿物富集区域，将所述铀矿物富集区域标记在薄片上用于电子探针和扫描电镜的微区分析。
19.另一方面，提供一种基于光释光的铀矿石中超微铀矿物空间定位系统，包括依次相连的试样制作模块、ip成像模块、数据获取模块、铀矿物定位模块；其中，
20.所述试样制作模块，用于采集铀矿石样品，并将所述铀矿石样品制成第一样品扣压固定于ip成像板表面；
21.所述ip成像模块，用于将所述ip成像板进行气密装入ip成像专用照射盒后放入铅室中进行曝光；
22.所述数据获取模块，用于经过固定时间曝光后取出所述ip成像板，读取所述ip成像板的每个像素点二维光释光数据；
23.所述铀矿物定位模块，用于对所述每个像素点二维光释光数据解析后进行铀矿物衰变光释光信号甄别及信号提取，对比分析铀矿石和本底载玻璃片的光释光值，确定等值线图的下限值和等值线距，进行计算机成像和图像增强，输出图像的光释光局部高值分布范围即是铀矿物富集区域。
24.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于光释光的铀矿石中超微铀矿物空间定位方法及系统，具有以下有益的技术效果：
25.(1)将铀矿物放射性引起光释光原理应用于铀矿地质勘查和铀矿冶矿物工艺学研究领域，利用ip成像板高精度成像特点，形成原位无损的快速高精度铀矿物定位方法，解决了低品位铀矿床，尤其是砂岩型铀矿床超显微尺度铀矿物的定位难题；
26.(2)对低品位砂岩型铀矿石中铀的空间定位准确，空间分辨率可到50μm；
27.(3)可以获取高质量图象，方便确定铀矿物的空间分布；
28.(4)高效快速，简单便捷；
29.(5)原位无损测量，不破坏样品，没有化学试剂处理过程，环保绿色。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
31.图1为本发明的方法流程图；
32.图2为本发明的含铀矿物地质薄片ip影像图；
33.图3为本发明的系统结构图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明实施例公开了一种基于光释光的铀矿石中超微铀矿物空间定位方法，如图1所示，具体步骤包括如下：
36.s1、将铀矿石样品制成薄片扣压固定于ip板表面；
37.具体的，依据钻孔岩心编录和钻孔伽马测井数据，采集铀含量大于0.01％的岩心样品。将采集的铀矿石样品制成薄片，薄片厚度0.05-0.07mm。将薄片有矿片的一面直接扣压固定于ip板表面，载玻璃片向上。应将铀矿石薄片和空白载玻璃片同时放置同一块ip板上同时曝光。本实施例中，选择有表面保护层的ip板，防止含铀矿石粉末的污染。
38.s2、将固定好样品的ip板进行气密装入ip专用照射盒后放入铅室中进行照射；
39.将固定好样品的ip板进行气密，防止环境氡及其子体进入气密ip板，然后将ip板放入完全避光的ip专用照射盒后放入铅室中，要求铅室尽可能屏蔽环境电离辐射的干扰(屏蔽条件:100mm pb 10mm pmma)。
40.s3、经过固定时间照射后取出ip板，读取铀矿物衰变所致的光释光信号；
41.依据伽马测井或室内伽马能谱仪测定的样品中铀含量初步确定曝光时间，对于未知铀品位的矿石，可以通过辐照实验确定曝光时间；
42.经过一定时间照射后取出ip板，然后将ip感光板放入读取装置读取铀矿物发射的α粒子所致的光释光信号(photo-stimulated luminescence,psl)，记录并保存为二维光释光数字信号。
43.s4、提取每个像素的光激发光信号，对二维光释光信号进行有效α粒子甄别和空间滤波。
44.黄色部分文字应该放在这个位置
45.进一步的，根据图像中光释光强度确定铀矿物的空间位置及分布即对图像中的α粒子进行甄别及有用信号提取，具体步骤为：
46.进行图像解析，获得每一个像素点的psl值，其中第i行、第j列像素上的psl值记为p
i,j
；
47.对p
i,j
进行9点加权平均滤波后记为i
i,j
；
48.设定判断阈值i
threshold
，当i
i,j
》i
threshold
时，认定该i
i,j
为一个有效的α粒子信号，否则将i
i,j
加以剔除。
49.空间滤波采用3
×
3方形窗口进行滑动平均值滤波，新的中心点像素值为相邻9个点的加权平均值；然后对经过空间滤波数据进行统计分析，求得整个薄片区域内光释光数值的平均值x1和标准偏差sd；将铀矿石样品光释光平均值减去本底载玻璃片光释光值平均值得到样品的光释光背景值x2；将3倍背景值(3
×
x2)为光释光等值线图的下限值，以3
×
x2 sd、3
×
x2 2
×
sd、3
×
x2 3
×
sd
……
为等值线距进行计算机成像；最后采用高通滤波方法使光释光图像进一步增强，图像局部光释光高值分布范围对应铀矿物富集区域。依据输出图像光释光局部高值位置在薄片上标记铀矿物富集的空间位置。
50.如图2所示，本发明利用铀放射性衰变时能使ip板感光的原理，通过铀矿物放射粒子在感光板上形成的感光成像，确定铀矿物在矿石中的位置及分布。经电子探针测定，图2薄片中红色区域3个测点uo2平均含量为38.76％。本实施例中使用的日本富士胶片公司bafx成像板(ip)及其测读装置，型号分别为bas-ms2040和bas-2500。bas-ms2040感光材料为bafbri:eu
2
，感光层厚度115μm，表面保护层厚度9μm。在曝光6天的实验条件下，薄片热点区域(铀矿物浓集区)铀矿物成像空间分辨率可达到50μm。
51.更进一步的，调节图像的对比度、亮度和色彩饱和度，空间位置定位分辨率以获得清晰的图像。
52.另一方面，提供一种基于光释光的铀矿石中超微铀矿物空间定位系统，如图3所示，包括试样制作模块、ip成像模块、数据获取模块、铀矿物定位模块；其中，
53.所述试样制作模块，用于采集铀矿石样品，并将所述铀矿石样品制成第一样品扣压固定于ip成像板表面；
54.所述ip成像模块，用于将所述ip成像板进行气密装入ip成像专用照射盒后放入铅室中进行曝光；
55.所述数据获取模块，用于经过固定时间曝光后取出所述ip成像板，读取所述ip成像板的每个像素点二维光释光数据；
56.所述铀矿物定位模块，用于对所述每个像素点二维光释光数据解析后进行铀矿物衰变光释光信号甄别及信号提取，对比分析铀矿石和本底载玻璃片的光释光值，确定等值线图的下限值和等值线距，进行计算机成像和图像增强，输出图像的光释光局部高值分布范围即是铀矿物富集区域。
57.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
58.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。