准噶尔盆地征沙村地区三叠系储层沥青赋存特征及成因探讨

准噶尔盆地是我国西部典型的叠合盆地,油气资源丰富。近年来在腹部二叠—三叠系多口探井获得了工业油气流,展现了盆地深层—超深层巨大的油气勘探潜力(刘惠民等,2023)。中国石化在准噶尔盆地腹部征沙村地区钻探的征10井,在井深超过6500 m的三叠系、二叠系储层分获工业油气流。岩芯观察及薄片分析表明.

时间门控拉曼光谱仪的原理与技术发展历史及其应用

时间门控拉曼光谱(TGRS)已被证明是解决荧光对拉曼信号干扰最有效的方法之一。自早期大型昂贵实验室设备(如光学克尔门)诞生以来,至今荧光抑制技术已取得了长足进步。如今,有更好更经济实惠的小型设备可供选择使用。这些精进主要归功于光谱仪和电子元件生产技术的进步,从而降低了设备的复杂性和成本。时间门控拉曼光谱仪的关键组成部分是精确的时间同步(皮秒范围),即脉冲激光激发源与灵敏快速的检测器之间的同步。在激光脉冲期间,检测器能够收集拉曼信号,而在检测器的关闭期间,由于荧光发射具有更长的延迟时间,因此可以将其排斥。由于其较短的测量周期,TG拉曼光谱还具有对环境光和热辐射的抗干扰能力。近年来,超灵敏快速探测器的研究重点集中在门控和增益型电荷耦合器件(ICCDs)上,或者集中在CMOS单光子雪崩二极管(SPADs)阵列上,这些器件同样适用于进行TG拉曼。与门控CCDs相比,SPADs阵列具有更高的灵敏度和更好的时间分辨率,并且不需要过度冷却探测器。本文旨在回顾从早期至今国内外TG Raman技术的技术发展成果,并且介绍用TG Raman技术研究纳米二氧化锡颗粒和指甲实验结果,并且还简要讨论TG技术可能的扩展应用。

海南岛富文金银多金属矿床成矿流体演化:来自流体包裹体和H-O同位素证据

富文金银多金属矿床位于海南岛雷鸣盆地,为中型高硫化物含金石英脉型金矿床。主要金属矿物有自然金、银金矿、黄铁矿、毒砂、闪锌矿、方铅矿及少量黄铜矿;非金属矿物主要为石英、碳酸盐矿物。金的赋存状态主要以含金矿物形式出现,分布于石英、黄铁矿、毒砂裂隙和被包裹在闪锌矿中。该矿床成矿过程可分为早、中、晚3个阶段,其中,中阶段为主成矿阶段,金主要在中阶段沉淀。早阶段流体包裹体为纯CO_(2)型、富CO_(2)型和少量富液相水溶液包裹体,中阶段为纯CO_(2)型、富CO_(2)型、富液相水溶液型和含子矿物多相包裹体,晚阶段为富液相水溶液包裹体。从早阶段到晚阶段,包裹体均一温度峰值分别为320~330℃、205~225℃和130~140℃,盐度峰值分别为3.50%~5.00%NaCl_(eqv)、2.80%~3.50%NaCl_(eqv)和2.25%~3.00%NaCl_(eqv),指示成矿流体以中温、低盐度为特征。包裹体激光拉曼光谱分析表明,富文矿床的流体包裹体成分以H_(2)O为主,富含CO_(2),并含有少量硫化物。主成矿阶段石英中流体包裹体的δD值为−53.9‰~−45.4‰,δ^(18)OH_(2)O值为1.5‰~7.5‰,反映成矿流体具有岩浆水和大气降水两种来源。进一步利用纯CO_(2)包裹体和纯H_(2)O包裹体等容线相交法,估算主成矿阶段的成矿温度为245~315℃,成矿压力为64~130 MPa。综合研究表明,富文矿床是与侵入岩有关的高硫化物金银多金属矿床,其主成矿阶段发生的流体沸腾和不混溶是金沉淀的主要机制。

东昆仑造山带海德乌拉铀矿床成矿流体特征研究

东昆仑造山带海德乌拉铀矿床是近些年西北地区最新探明的与火山岩有关的独立铀矿床,该矿床的发现为东昆仑造山带探寻热液型铀矿床提供了指示意义。本文选择与海德乌拉铀矿成矿期相关的透明矿物(粉红色方解石、紫黑色萤石及石英)作为研究对象,系统地开展C-H-O同位素和流体包裹体研究,查明该矿床成矿流体的来源与性质,并探讨矿床成因。研究结果表明,海德乌拉铀矿床成矿期石英中主要为H2O气液两相包裹体,少见CO_(2)-H2O两相包裹体;在粉红色方解石脉、紫黑色萤石脉中流体包裹体均含H_(2)O气液两相包裹体,在粉红色方解石脉中偶见纯液相包裹体,均未见到纯气相及含固相包裹体。成矿期粉红色方解石、紫黑色萤石及石英中包裹体均一温度范围分别为133~187℃(均值163℃)、127~204℃(均值169℃)、183~287℃(均值219℃),盐度范围分别为1.40%~7.02%NaCleq(均值3.65%NaCleq)、0.53%~3.06%NaCleq(均值1.26%NaCleq)、7.17%~17.26%NaCleq(均值为11.46%NaCleq)。流体包裹体气相成分以H_(2)O为主,另含少量CO_(2)等。C-H-O同位素实验数据表明,流体中δ^(13)CFluid-V-PDB、δDFluid-V-SMOW、δ^(18)OFluid-V-SMOW值的变化范围分别为1.59‰~1.00‰、71‰~63‰、0.03‰~3.72‰,表明成矿流体并非单一来源,可能为大气降水与岩浆水混合来源。此外,沥青铀矿的沉淀主要是由于流体与围岩的相互反应所引起的物理化学条件变化加上流体沸腾/CO_(2)去气,最终导致了沥青铀矿等成矿物质发生大规模的卸载与沉淀。

强度调制宽带激光对受激拉曼散射动理学爆发的抑制

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一.宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段,近年来受到广泛关注.然而,宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发,使抑制效果不及预期.本文提出一种外加强度调制的宽带激光模型.通过选择适当的强度调制包络,能够打断背散光在强脉冲中的放大过程,降低高强度脉冲诱发剧烈爆发的概率,并大幅减少背散光份额和热电子产额.数值模拟表明,强度调制激光对受激拉曼散射具有较好的抑制能力.对于平均功率为1.0×10^(15)W/cm^(2),带宽为0.6%的二倍频宽带激光,使用强度调制技术后,反射率下降了1个数量级,20 keV以上热电子能量份额也由7.34%下降至0.31%.上述研究证实了使用强度调制宽带激光抑制高频不稳定性的可行性,并有望为后续宽带激光驱动聚变实验设计提供参考.

用于可移动量子重力仪的光纤拉曼激光源研究

基于两个窄线宽光纤激光器和自制的锁相控制系统,研制了一个低相位噪声窄线宽拉曼光纤激光源,建立了拉曼光纤激光系统的相位噪声模型,研究了拍频光功率、不同频率参考源对拉曼激光相位噪声的影响。实验结果表明,该拉曼光纤激光源在10 Hz~1 MHz范围内相位噪声功率谱密度可达到^(-11)8 dBc/√Hz,相应的相位噪声为22.7 mrad,将其应用到重力仪中获得的重力测量灵敏度为10.93μGal/√Hz。对拉曼激光源进行连续3 h的相位噪声稳定性测试和连续25 min的频率稳定性测试,得到的相位噪声标准差为0.734 mrad,相应的重力灵敏度标准差仅为0.349μGal/√Hz。当积分时间为1 s时,相位锁定时频率稳定度为2.675×10^(-11),验证了该激光源具有低相位噪声和高稳定性。利用相位噪声模型得到的理论结果与实验结果一致,证实了理论模型的正确性。

纳秒可见光全固态拉曼激光器的研究进展

纳秒脉冲可见波段激光在遥感、相干雷达系统、精密加工、激光清洗、液态染料激光器泵浦等领域广泛应用,全固态激光器以其结构紧凑、占用空间小、成本低、寿命长等特点备受青睐。近年来,纳秒可见光全固态激光器发展迅速,本文简述了传统激光二极管泵浦掺Nd ^(3+)、Yb ^(3+)等稀土离子晶体输出近红外光的二阶非线性频率变换产生纳秒脉冲可见光固体激光器的技术水平。从非线性频率变换角度介绍了几种出光波段丰富的纳秒脉冲可见光全固态拉曼激光器的技术特点,重点介绍了拉曼频移、拉曼混频和金刚石拉曼,对其性能特点和技术瓶颈进行了综述,并在最后做了总结和展望。

基于RTP晶体的271 cm^(−1)拉曼频移五阶斯托克斯激光

报道了端面泵浦被动调Q激光驱动RbTiOPO4晶体拉曼实现271 cm^(−1)频移高阶斯托克斯激光输出。采用Nd:YAG与Cr4+:YAG键合设计来降低腔内的损耗,并使激光系统更紧凑,从而提升腔内光子功率密度,有利于拉曼频移向高阶斯托克斯激光转换。设计不同频移的一阶斯托克斯激光对应在不同腔内振荡,利用与基频光模式匹配的差异来抑制687 cm^(−1)频移的一阶斯托克斯激光,最终获得较纯的271 cm^(−1)频移的五阶斯托克斯激光输出。在泵浦功率8.1 W下,获得了平均输出功率230 mW的1244 nm波长激光,对应的脉冲宽度和重复频率分别为2.9 ns和11.7 kHz。1244 nm波段的激光正好与水中OH−1吸收峰对应,在地表植被和行星水含量的检测等领域有重要的应用。

微球透镜阵列并行制造表面增强拉曼衬底及其光谱增强研究

SERS作为一种高灵敏物质指纹谱分析技术,在生物传感、化学分析等领域具有广泛的应用。具有规整纳米结构的SERS衬底是保证拉曼光谱痕量检测可靠性和稳定性的前提,实现高精度、大尺度和高效率的微纳结构制造是SERS衬底目前亟需突破的技术瓶颈。本工作提出了介质微球透镜—金纳米孔(ML/AuNHs)阵列复合SERS衬底新结构与制造新方法。首先,利用介质微球透镜光子纳米射流,在沉积于微球底部的金膜上制备纳米孔结构,形成ML/AuNHs复合结构。系统研究了532 nm纳秒脉冲激光能量、微球透镜直径、金膜厚度等工艺参数对金纳米孔的成形规律,通过优化加工工艺,实现了微球透镜阵列底部直径215 nm金纳米孔的超分辨并行加工。之后,理论分析了微球透镜的SERS“热点”自对准聚焦、光学回音壁共振模式以及定向天线等光场调控过程,揭示了ML/AuNHs复合衬底的拉曼增强机制。最后,展示了ML/AuNHs复合衬底检出灵敏度10-10 M(硝基苯硫酚,4-NBT)的SERS检测能力,较单独使用金属纳米孔降低2个数量级。本工作提供了一种简易高效且具有高灵敏度的SERS衬底结构及其制备方法,拓宽了SERS的实际应用潜力。

辅助光对高功率掺镱光纤激光放大器受激拉曼散射效应的抑制作用

提出一种利用辅助光调控高功率掺镱光纤放大器中增益分布,以控制信号光的受激拉曼散射(SRS)增益、提高SRS阈值的方法.基于数值模拟分析了辅助光的波长以及辅助光和信号光的功率比例对放大器SRS阈值的影响规律.计算结果显示,通过引入适当波长和功率的辅助光可以有效提升放大器的SRS阈值.

川西南雷波小沟早寒武世磷矿床磷酸盐富集沉降机制探讨

为了解我国扬子地区早寒武世磷块岩矿床磷酸盐的富集沉降机制,本文以川西南雷波县小沟大型磷矿床为解剖对象,采用共焦激光拉曼和激光剥蚀等离子体质谱分析(LA-ICP-MS)技术,从岩相学和地球化学的角度对其进行了初步探讨。结果显示:小沟矿床磷块岩主要由胶磷矿、碳酸盐矿物、有机质、硅质及少量黄铁矿组成;矿石中微生物发育,鉴定其可能为Eoentophysalis和Obruchevella;胶磷矿LA-ICP-MS原位REE分析表明,所有点位均具明显的负Ce异常,指示沉积成矿过程中氧化—次氧化的底层水与孔隙水条件。综合上述研究认为,成矿与有机质沉降及胞外聚合物(EPS)关系密切:①氧化—次氧化底层水条件下,生物有机质沉降,并在埋藏过程中迅速分解导致孔隙水中溶解磷酸盐达到过饱和是磷富集沉淀的主因。②胞外聚合物(EPS)粘附细胞和有机碎屑,加速了生物有机质的聚集沉降,埋藏过程中,胞外聚合物为磷质聚集提供大量成核位点,促进了胶磷矿的快速析出与沉淀。

同位素原子饱和吸收谱稳频的拉曼激光方案

提出一种基于同位素原子饱和吸收谱稳频的拉曼激光方案,并应用于原子干涉仪激光系统的小型化。该方案使用同位素原子吸收泡代替现有拉曼光方案中的移频或调制光学器件,以实现拉曼激光的稳频和失谐,使光路和电路同时简化。针对^(85)Rb原子干涉仪,^(87)Rb原子D2线的饱和吸收谱被用于对拉曼激光进行稳频,稳频后的拉曼激光红失谐在GHz量级,线宽约为80 kHz。将该拉曼激光用于原子干涉仪获得了对比度为20%的干涉条纹,重力测量的灵敏度为345μGal/Hz1/2。连续24 h重力测量数据的阿伦方差显示原子干涉仪的分辨率约为2×10^(−8)g@7500 s。该拉曼激光的频率噪声引起的单次重力测量噪声优于1μGal,完全可以满足μGal量级的重力测量需求。该拉曼激光方案有助于推动原子干涉仪激光系统的小型化、轻量化和实用化。

松辽盆地南部保康地区钻孔铀矿化地球化学特征及意义

松辽盆地是我国中-新生代陆相沉积盆地之一。文章以松辽盆地保康地区姚家组下段为主要研究目标层,采用地球化学和光谱学,针对赋矿砂岩中主量元素、微量元素、硫同位素和有机质特征进行分析研究,探讨了保康地区铀矿化特征和成矿前景。分析结果显示:保康地区矿化段具有脱Si,富Fe、Mn的特征,并且更加富集S和TOC;与铀相伴生的微量元素有Co、Ni、Mo、Cd、Re、Tl、Zr等,其中Mo、Cd、Re富集相对更加强烈,并且与铀具有显著的相关性;保康地区姚家组下段矿化样品δ^(34)S值为-17.7‰~-2.7‰,低于非矿化样品,说明黄铁矿中硫的主要来源为有机物热解(TDS);光谱学特征显示,样品中的有机质成熟度相对较高,与腐殖酸有一定相似性,推测是由深部烃源岩层演化而来的。综合分析铀矿石地球化学特征和有机质特征,认为保康地区铀矿化特征符合渗出砂岩型铀成矿作用的特点。

全光纤结构拉曼振荡器实现近1.8 kW激光输出

拉曼光纤激光器在实现高功率特殊波长激光方面具有独特优势,受到了广泛关注和研究。近年来,随着渐变折射率多模光纤在拉曼激光器中的运用,不仅提高了可注入的泵浦功率,还通过光束净化特性实现了激光亮度增强。

大频移范围光纤拉曼增益谱的测量

光纤拉曼增益谱的测量对光纤激光器的设计与优化至关重要。当前光纤拉曼增益谱的测量主要是基于小信号增益法,但该方法测试时间较长,且可测量的频移范围受限于信号源的波长调谐范围,难以获得光纤在大频移范围内的拉曼增益谱。为此,提出了一种利用光纤的自发拉曼散射谱来反演光纤在大频移范围内拉曼增益谱的方法。利用该方法测量了两款光纤——掺磷光纤与掺锗光纤在1~42 THz频移范围内的拉曼增益谱。在1.6~22 THz频移范围内,基于该方法测得的拉曼增益系数与基于小信号增益法测得的结果基本一致。该工作为测量光纤在大频移范围内的拉曼增益谱提供了一种解决方案。

全固态连续拉曼激光器谐振腔结构的设计分析

谐振腔结构参数的选择对激光器性能提升尤为重要。采用ABCD传输矩阵法对连续波全固态拉曼激光器谐振腔的结构设计进行理论分析,详细研究了直线腔和折叠腔两种腔结构中晶体热透镜效应以及腔镜曲率半径、腔长等参数对腔内振荡激光腔模参数的影响。在研究实现振荡基频激光与抽运光斑良好模式匹配的同时,减小拉曼介质中基频激光光斑尺寸,以获得高效率的拉曼转换,提高拉曼激光的输出功率和光束质量。所得研究结果将为优化设计拉曼激光器谐振腔的结构提供参考。

宽带激光辐照平面薄膜靶的近前向散射

激光等离子体相互作用(LPI)过程一直以来是惯性约束聚变(ICF)点火中重要的研究内容,宽带激光在理论上一直以来被认为具有抑制LPI的潜力.宽带二倍频激光装置——“昆吾”,为实验研究宽带激光LPI效果提供了可靠的实验研究平台.针对大尺度低密度等离子体的LPI过程中强烈的受激布里渊散射和受激拉曼散射信号,开展了相同条件下宽带和窄带激光驱动C_(8)H_(8)平面薄膜靶的透过激光、前向散射和大角度近前向散射的实验研究.主要针对宽带和窄带激光前向透过信号的组分和近前向散射的光谱及份额信息进行对比研究,发现宽带和窄带激光驱动的LPI过程具有显著差异.同时,初步结果显示宽带激光相比于窄带激光体现出更强的穿透能力,烧蚀靶并穿过等离子体的时间提前了近1 ns,透过能量提升了近10倍,穿透等离子体后有更小的空间发散角.这些结果对于更好地理解宽带激光对于LPI的作用效果具有很好的参考价值.

硫酸盐环境下水泥砂浆的腐蚀产物及孔结构研究

采用激光拉曼光谱和压汞法研究了硫酸盐环境下水泥砂浆的腐蚀产物及孔结构,并引入分形维数,建立了水泥砂浆的抗折强度与平均孔径和分形维数的关系。结果表明:不同浓度的Na2SO4溶液浸泡下,砂浆表层腐蚀产物有所不同,且腐蚀产物在砂浆表层分布是不均匀的;砂浆的抗折强度与平均孔径r成反比,与分形维数d成正比,通过三种公式拟合可知,d/r2和抗折强度具有较好的相关性。

内蒙古东乌旗沙麦钨矿床成矿机制:来自流体包裹体及稳定同位素的证据

内蒙古东乌旗沙麦钨矿床位于中亚巨型缝合带的最东段,矿床内广泛发育云英岩化,钨矿体主要受NW向断裂构造控制,呈黑钨矿-石英脉状产出在燕山期沙麦岩体(岩性主要为黑云母二长花岗岩)和泥盆系围岩地层(岩性主要为角岩化砂岩、砂砾岩)中。成矿阶段从早到晚分别为:石英-黄玉阶段(Ⅰ)、云英岩-黑钨矿阶段(Ⅱ)和晚期硅化阶段(Ⅲ)。本文对矿床流体包裹体及C-H-O-S同位素进行了研究,结果显示:矿床中普遍发育CO_(2)-H_(2)O包裹体及水溶液气液两相流体包裹体。从成矿早期至成矿晚期,矿床流体中富CO_(2)包裹体逐渐减少,CO_(2)含量逐渐降低。成矿早期可见熔体包裹体与流体包裹体共存的现象,属低盐度、富CO_(2)的岩浆来源流体。矿床成矿作用从早到晚,流体包裹体均一温度分别为279~341℃、196~286℃、103~201℃;流体盐度分别为(1.6~9.1)%NaCleq、(3.0~11.1)%NaCleq、(0.9~4.7)%NaCleq。激光拉曼光谱分析结果显示,流体中的气相主要是CO_(2),部分含有H_(2)O和CH_(4)。成矿流体从早期中高温、中盐度流体向晚期低温、低盐度流体演化,属NaCl-H_(2)O-CO_(2)±CH_(4)热液体系。矿床稳定同位素研究表明,沙麦钨矿床的成矿流体主要来源于岩浆水,并在成矿晚期混入了大气水。矿床硫的来源与早白垩世岩浆-热液系统或深部幔源岩浆相关,并混入了部分地层硫。综合分析认为,沙麦钨矿为一岩浆期后热液型钨矿床。燕山期侵入体从深部携带成矿物质,经历了岩浆分异和流-熔体相互作用等过程,形成区内岩浆-热液成矿系统。流体的不混溶是导致含钨络合物分解乃至最后沉淀成矿的主要原因。

飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温研究进展

当今世界大约90%的能量供应都是由燃烧生成的。在燃烧场中,火焰的温度影响着场中各种组分链式反应的途径和浓度,获取燃烧场温度信息可以为提高燃料燃烧效率,改进燃烧装置的设计提供重要的支撑依据。随着我国在航空、航天和航海这类高端制造业领域的不断发展,各种大型燃气轮机和超声速发动机的研发进入加速期,此类燃烧装置产生的火焰具有高温、高压、湍流超声速和持续时间短等特点。传统的接触式测温法难以对这类湍流燃烧场进行温度测量,近年以激光光谱法为代表的非接触式测温技术逐渐走向成熟,并获得了广泛地应用。与超短脉冲相结合的飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温技术凭借可提供高时间分辨率(每秒可提供上千个测温数据)、高测温精度和高测温灵敏度等优势而被应用到各种高温、湍流等复杂燃烧场景温度诊断中。文章概述了飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理,综述了该技术在稳态火焰、加热气体、模拟燃气轮机等燃烧环境中测温工作的研究进展,简要介绍了飞秒时间分辨相干反斯托克斯拉曼光谱的研究和应用,着重介绍了可以实现毫秒量级时间分辨率的飞秒啁啾探测脉冲相干反斯托克斯拉曼散射测温技术和混合飞秒/皮秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理和应用进展。指出了三种测温技术的优缺点,并提出飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术目前需要关注并解决的技术问题,主要为在高温高压湍流燃烧等极端条件下实现高精度CARS光谱高保真反演出温度信息,以及高温高压湍流燃烧场极端条件下如何获得高信噪比CARS信号的问题。展望了今后的发展趋势:通过高时间分辨的测量,获得湍流火焰中温度的瞬时演化规律,并建立各种复杂火焰的温度演化信息数据库,为研究各种发动机机理提供支撑。