选频光释光仪的研制

　　光释光是那些储存了辐射能量的结晶固体接受外界光的照射后,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而产生的光致释光。结晶固体的光释光子是结晶固体的释光特征,被激发出来的光子随结晶固体的本质(结晶的结构、所含的杂质离子的种类和含量等)不同而不同。自光释光问世以来,对发射光子的测定都是使用单道光子计数,所获的结果是总的光子计数,在进行矿物计算和年代测定时误差较大。笔者研制的选频光释光断代仪可以选频激发样品,分频接受光子,配有多种不同波长、不同强度的激发光源,通过计算机控制可以成功获得结晶固体的光释光谱图。利用得到的光谱图进行矿物分析,提高矿物分析和鉴定的准确度,同时,由几个矿物的特征波测得的年龄可以互比,因此,也提高了年龄测定的可信度。

　　1　选频光释光仪器的结构

　　选频光释光仪器由激发光源、光子接收器、系统控制、数据采集和数据分析等部分组成。图1是选频光释光仪器的结构图。

　　图中的1~8分别为激发光源、光通路开关、被测样品、滤光片、多道光子接收器、多道光子计数器和控制电路、计算机及打印机、暗室。激发光源由1套紫外和可见的冷光光源、不同能量和不同功率的激光器组合而成,是专门为研究晶体的光释光谱而配备的广谱激发光源。多道光子接收器由6个光电倍增管组成,可以同时接收从晶体中激发出来的6种不同频率的光子。

　　2　仪器的测试工作原理

　　结晶固体的光释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,发射光子的能量与晶体中储能电子的能量成正比,因此,晶体的光释光是结晶固体中储能电子能量的接反映。光释光谱图也就是晶体中储能电子的能谱图,它代表着晶体中储能电子的能量分布特征,又真实的显示了晶体的本质。因为以前的光释光测量设备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,所以无法对从晶体中激发出来的光子波长进行区别。而选频光释光仪接收光子的探测器设计成频率可调的,同时可以接收从晶体中激发出来的6种不同频率的光子,这样,探测器的接收每变1次,就可以把6种不同频率的光子分开收集,分别进行处理和计数。然后,通过多道光子接收器和计算机存储处理,便可得到1张结晶固体的光释光谱图。图2是石英在绿光(633nm)的激发条件下从选频光释光仪上得到的光释光谱图。

　　从图2可以看出,石英被绿光激发后释放出来的光子主要在紫外区,释放光子波长短于310 nm的数目达到最大,尽管也有波长分别为320 nm附近和425 nm附近的光子释放,但是差别就非常大了。