石英砂-聚乙烯二元混合體系的太赫茲光譜特性研究

編號：CYYJ02090

篇名：石英砂-聚乙烯二元混合體系的太赫茲光譜特性研究

作者：冷文秀 孟昭暉 寶日瑪

關(guān)鍵詞： 有效介質(zhì)理論 散射 混合物 石英砂 太赫茲光譜

機構(gòu)： 中國石油大學(xué)（北京）油氣光學(xué)探測技術(shù)北京市重點實驗室

摘要： 太赫茲時域光譜技術(shù)目前逐漸應(yīng)用于對巖石的研究中。在制備樣品時通常需要將巖石磨碎后與粘合劑混合壓片,巖石的含量、粒徑等都會對測試結(jié)果造成影響。將自然界中常見的石英砂粉末(不同粒徑)與聚乙烯(PE)微粒以不同的比例混合,通過壓片的手段將其制成適用于太赫茲系統(tǒng)測試的樣品,用以探究樣品中石英砂的含量以及其粒徑對實驗結(jié)果的影響。首先研究石英砂含量對實驗結(jié)果造成的影響。在保持樣品中石英砂的粒徑不變的情況下,發(fā)現(xiàn)不同石英砂含量樣品的時域光譜圖中,時間延遲以及峰值都呈現(xiàn)出非單調(diào)的變化趨勢。為了探究出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因,對樣品的折射率以及吸收系數(shù)做了進一步的分析。結(jié)果表明樣品的折射率會隨著樣品中石英砂含量的增加而逐漸增大,通過適用于本實驗的有效介質(zhì)理論能夠解釋這一現(xiàn)象。樣品對于太赫茲波段的吸收系數(shù)隨著石英砂含量的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的現(xiàn)象,并且在石英砂質(zhì)量分數(shù)為60%時達到最大值。為了解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,利用掃描電子顯微鏡對樣品的微觀形貌進行觀察,發(fā)現(xiàn)隨著石英砂含量的增加,在壓制樣品時PE顆粒破碎程度加劇,導(dǎo)致PE的粒徑變小。根據(jù)米氏散射以及瑞利散射的原理,石英砂粒徑不變而PE粒徑減小,隨之降低的散射強度與石英砂的吸收效應(yīng)發(fā)生競爭,從而導(dǎo)致了吸收系數(shù)先增大后減小的現(xiàn)象。進一步研究了石英砂粒徑對實驗結(jié)果的影響,對不同粒徑的石英砂樣品進行測試,發(fā)現(xiàn)折射率不隨石英砂粒徑的變化而改變,但其吸收系數(shù)隨著石英砂粒徑的減小而逐漸減小。根據(jù)米氏散射,樣品吸收系數(shù)的變化是由于散射強度隨石英砂粒徑的減小而逐漸減小。研究表明,樣品中石英砂的含量和粒徑都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。石英砂粒徑相同時,樣品的吸收系數(shù)隨石英砂含量的增加呈�