铀资源地质学实验精.ppt
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1、铀资源地质学实验课件第1页,本讲稿共34页 一、一、实验目的:实验目的:通过本次实验,学生能够比较熟练的掌握铀矿物的鉴定通过本次实验,学生能够比较熟练的掌握铀矿物的鉴定特征及鉴定方法,熟知常见铀矿物的基本特征:如铀矿物特征及鉴定方法,熟知常见铀矿物的基本特征:如铀矿物的成因类型、地质产状、物化性质等各个方面,并能较好的成因类型、地质产状、物化性质等各个方面,并能较好的掌握四价铀矿物与六价铀矿物的对比。的掌握四价铀矿物与六价铀矿物的对比。实验一、铀矿物实验一、铀矿物第2页,本讲稿共34页二、实验内容:二、实验内容:1、常见铀矿物鉴定方法的介绍、常见铀矿物鉴定方法的介绍(1)放射性照相:实验条件和
2、步骤)放射性照相:实验条件和步骤(2)裂变径迹分析:实验条件和步骤)裂变径迹分析:实验条件和步骤(3)荧光分析:实验条件和步骤)荧光分析:实验条件和步骤(4)能谱分析:操作步骤)能谱分析:操作步骤(课堂示范课堂示范)(5)数字伽玛测量:操作步骤)数字伽玛测量:操作步骤(课堂示范课堂示范)第3页,本讲稿共34页 (1)放射性照相)放射性照相 放射性照相是利用铀、钍矿物对照相底片辐照后能使其感光的特放射性照相是利用铀、钍矿物对照相底片辐照后能使其感光的特性来检查铀、钍矿物和研究其分布特点的方法。性来检查铀、钍矿物和研究其分布特点的方法。该方法要求将含有铀、钍矿物的标本磨制成光面或光片。在暗室中将光
3、面该方法要求将含有铀、钍矿物的标本磨制成光面或光片。在暗室中将光面或光片紧压在照相底片或光片紧压在照相底片(最好是最好是X光底片光底片)上,样品即自行对底片发生辐照上,样品即自行对底片发生辐照(同同时可用弱光源在底片上作好定位标记时可用弱光源在底片上作好定位标记)。经过一段时间后,取出底片,按规定。经过一段时间后,取出底片,按规定处方冲冼即可。底片上与铀、钍矿物对应处因受射线辐照而变黑,其黑度与处方冲冼即可。底片上与铀、钍矿物对应处因受射线辐照而变黑,其黑度与矿物中铀、钍含量及辐照时间成正比。辐照时间可通过试验确定,以变黑部矿物中铀、钍含量及辐照时间成正比。辐照时间可通过试验确定,以变黑部分的
4、轮廓比较清晰为宜。据试验,沥青铀矿等铀含量高的矿物只需分的轮廓比较清晰为宜。据试验,沥青铀矿等铀含量高的矿物只需45小时小时的辐照即可;铀含量的辐照即可;铀含量15的矿物需时的矿物需时13日,铀含量日,铀含量0.51的矿物需时的矿物需时35日。当铀矿物单体很细小时,需适当延长辐照时间。日。当铀矿物单体很细小时,需适当延长辐照时间。放射性照相方法操作方便,设备简单,适于在普通岩矿实验室中使用。放射性照相方法操作方便,设备简单,适于在普通岩矿实验室中使用。第4页,本讲稿共34页 (2)裂)裂变变径迹分析径迹分析 裂裂变变径迹分析是利用径迹分析是利用矿矿物中物中铀铀、钍钍原子核的裂原子核的裂变变碎片
5、在周碎片在周围围介介质质中形成的中形成的径迹来径迹来测测定定矿矿物中物中铀铀、钍钍含量和研究其空含量和研究其空间间分布的方法。分布的方法。铀铀、钍钍原子核在中子作用下能分裂原子核在中子作用下能分裂为质为质量相近的两个新原子核裂量相近的两个新原子核裂变变碎片,此种碎片具有很高的能量碎片,此种碎片具有很高的能量(相当于相当于粒子能量的粒子能量的1530倍倍),能在周,能在周围围的的绝缘绝缘介介质质中中(包括含包括含铀铀、钍矿钍矿物本身物本身)造成造成辐辐射射损伤损伤。这这种种辐辐射射损伤损伤表表现现为为裂裂变变碎片的径迹,此种径迹十分碎片的径迹,此种径迹十分细细小,一般小,一般长长10m,宽仅宽仅
6、50。用化。用化学学试剂蚀试剂蚀刻后,裂刻后,裂变变径迹的径迹的宽宽度加大到度加大到12m,可用光学,可用光学显显微微镜观镜观察。察。第5页,本讲稿共34页 裂变径迹的产生方式有两种:一种称为自发裂变径迹,是铀、裂变径迹的产生方式有两种:一种称为自发裂变径迹,是铀、钍原子核按一定速率自发地发生裂变,并由含铀、钍矿物本身或在周钍原子核按一定速率自发地发生裂变,并由含铀、钍矿物本身或在周围矿物中记录下来的辐射损伤痕迹;第二种称为诱发裂变径迹,是铀、围矿物中记录下来的辐射损伤痕迹;第二种称为诱发裂变径迹,是铀、钍原子核在外来中子照射下发生裂变而在矿物本身和外加探测器中产钍原子核在外来中子照射下发生裂
7、变而在矿物本身和外加探测器中产生的辐射损伤痕迹。矿物中的自发裂变径迹主要是生的辐射损伤痕迹。矿物中的自发裂变径迹主要是238U的贡献。在热的贡献。在热中子照射下产生的诱发裂变径迹主要是中子照射下产生的诱发裂变径迹主要是235U的贡献的贡献(238U和和234Th只只是在高能量的快中子照射下才发生裂变是在高能量的快中子照射下才发生裂变)。在测定铀含量时一般都利用诱发裂变径迹。根据记录在外加探在测定铀含量时一般都利用诱发裂变径迹。根据记录在外加探测器上的径迹密度即可测知铀含量。测器上的径迹密度即可测知铀含量。铀含量的测定方法有绝对法和相对比较法两种。绝对法系根据径铀含量的测定方法有绝对法和相对比较
8、法两种。绝对法系根据径迹密度和准确测定的中子积分通量按公式计算而得。相对比较法是将迹密度和准确测定的中子积分通量按公式计算而得。相对比较法是将已知铀含量的标准铀玻璃片与样品在同等条件下照射,根据样品和标已知铀含量的标准铀玻璃片与样品在同等条件下照射,根据样品和标准铀玻璃片产生的径迹密度的比值求得铀含量。准铀玻璃片产生的径迹密度的比值求得铀含量。第6页,本讲稿共34页 相对比较法的具体操作步骤如下:相对比较法的具体操作步骤如下:制样制样 待测样品需制成厚约待测样品需制成厚约0.05mm的光薄片,光薄片要两面抛的光薄片,光薄片要两面抛光。粘合剂用光。粘合剂用618型环氧树脂与乙二胺型环氧树脂与乙二
9、胺(固化剂固化剂)按按1007的比例调制。的比例调制。可在烘箱中在可在烘箱中在70下加热以加速其固化。下加热以加速其固化。样品的包装样品的包装 将探测器裁成比光薄片略小的小片,将其用透明胶纸将探测器裁成比光薄片略小的小片,将其用透明胶纸固定在光薄片上固定在光薄片上(预先用丙酮擦净预先用丙酮擦净),然后用超纯铝箔包好,即可送反应堆照,然后用超纯铝箔包好,即可送反应堆照射。同时还要准备数块标准铀玻璃片,用同样方法包装,并将其与样品放在射。同时还要准备数块标准铀玻璃片,用同样方法包装,并将其与样品放在一起接受照射。一起接受照射。样品的照射样品的照射 测定样品的铀含量,需在核反应堆中用热中子对样品测定
10、样品的铀含量,需在核反应堆中用热中子对样品进行照射。中子积分通量应根据样品的具体情况来选择。如待测样品中铀含进行照射。中子积分通量应根据样品的具体情况来选择。如待测样品中铀含量为量为1ppm时,可选用时,可选用21015中子中子cm2的中子积分通量;如待测样品中铀的中子积分通量;如待测样品中铀含量为含量为10ppm时,则可选用时,则可选用21014中子中子cm2的中子积分通量。的中子积分通量。第7页,本讲稿共34页 蚀蚀刻刻 照射后的照射后的样样品品经过经过一段一段时间时间的冷却后的冷却后(让让短寿命的放射性核短寿命的放射性核素衰素衰变变掉掉),即可取下探,即可取下探测测器器进进行行蚀蚀刻。刻
11、。蚀蚀刻条件因探刻条件因探测测器而异。器而异。对对聚碳聚碳酸脂塑料可用酸脂塑料可用6.25NNaOH在在50下下蚀蚀刻刻45分分钟钟。对对白云母需用白云母需用40HF在在室温下室温下蚀蚀刻刻50分分钟钟。观观察察 蚀蚀刻好的探刻好的探测测器用清水洗器用清水洗净净晾干后,按定位晾干后,按定位标记标记复位于原光薄复位于原光薄片上,即可片上,即可观观察察记记数。要注意探数。要注意探测测器的上下两面都可能有径迹,其中器的上下两面都可能有径迹,其中紧贴紧贴光光薄片的一面是薄片的一面是样样品品产产生的,另一面是相生的,另一面是相邻样邻样品品载载玻片(一般都含微量玻片(一般都含微量铀铀)引)引起的。起的。裂
12、裂变变径迹法径迹法测铀测铀的灵敏度很高,可达的灵敏度很高,可达108gg,分析精度,分析精度为为1015,测测定定结结果直果直观观性性强强,因此,在,因此,在测测定造岩定造岩矿矿物及物及蚀变矿蚀变矿物中低物中低含量含量铀时铀时,本方法得到了广泛的,本方法得到了广泛的应应用。用。除除铀铀的定量外,本方法的定量外,本方法还还用于研究用于研究铀铀在岩石和在岩石和矿矿物中的存在形式和物中的存在形式和铀铀在岩在岩石中的配分等石中的配分等课题课题。判断。判断铀铀存在形式的主要依据是径迹的密度与分布特点。例如,存在形式的主要依据是径迹的密度与分布特点。例如,浓浓密放射状径迹常与密放射状径迹常与铀矿铀矿物或物
13、或铀铀以以类质类质同象形式存在的含同象形式存在的含铀矿铀矿物有关;稀疏均匀物有关;稀疏均匀的径迹常与造岩的径迹常与造岩矿矿物中分散吸附形式的物中分散吸附形式的铀铀有关。有关。第8页,本讲稿共34页 (3)荧光分析)荧光分析 荧光分析是利用矿物在外来能量激发下能发出可见光的性质来鉴定荧光分析是利用矿物在外来能量激发下能发出可见光的性质来鉴定矿物的方法。矿物的方法。荧光性是六价铀矿物的特性。六价铀矿物的发光色多为淡黄绿荧光性是六价铀矿物的特性。六价铀矿物的发光色多为淡黄绿色色(钙铀云母型钙铀云母型)和淡青绿色和淡青绿色(板菱铀矿型板菱铀矿型),较少为淡褐黄色、淡污黄,较少为淡褐黄色、淡污黄绿色绿色
14、(硅钙铀矿型硅钙铀矿型)、淡黄色、淡绿色和橙褐色等。发光强度可分为五、淡黄色、淡绿色和橙褐色等。发光强度可分为五级:极强、强、中等、弱和极弱级:极强、强、中等、弱和极弱(见后表见后表)。铀矿物的发光分析主要以长波紫外线铀矿物的发光分析主要以长波紫外线(波长波长300400纳米纳米)为激发源,在为激发源,在暗室或暗箱中进行。将未知矿物的发光色和发光强度与已知矿物对比,即可作出暗室或暗箱中进行。将未知矿物的发光色和发光强度与已知矿物对比,即可作出初步鉴定。已知铀矿物的发光性质列于后表中。初步鉴定。已知铀矿物的发光性质列于后表中。第9页,本讲稿共34页表 铀矿物荧光强度分级表强强度等度等级级显显微微
15、发发光光强强度度(相(相对对强强度)度)宏宏 观观 特特 征征典典 型型 矿矿 物物极极 强强强强中中 等等弱弱极极 弱弱3001200120300101200.7100.10.7半暗的室内可半暗的室内可见见暗室中很暗室中很鲜鲜明明暗室中明暗室中明显显暗室中可暗室中可辩别辩别暗室中暗室中难见难见钙铀钙铀云母云母铝铀铝铀云母云母水硫水硫铀矿铀矿菱菱镁铀矿镁铀矿钒钙铀矿钒钙铀矿第10页,本讲稿共34页发发光光强强度度发发光光颜颜色色矿矿 物物极极强强淡青淡青绿绿色色板菱板菱铀矿铀矿 碳碳钠钙铀矿钠钙铀矿淡黄淡黄绿绿色色钙铀钙铀云母云母 准准钙铀钙铀云母云母 钡铀钡铀云母云母 准准钡铀钡铀云母云母强
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