一种用于基于来自样品内的特定物质的NQR信号和/或NMR信号的检测来对样品进行矿物分析的方法，包括：将RF脉冲的频率设定为近似等于所述物质的NQR或NMR频率中的一个；将该RF脉冲的一组参数设定为对于该物质是最优的；将一组接收参数设定为对于该物质是最优的；将该探头调谐为针对预定频率检测的信号的最大灵敏度和/或针对该探头发射的RF脉冲的最大功率传输效率；在发射时间段期间利用该探头以所述最优水平发射RF脉冲以辐照该样品，并且如果存在该物质，则在该物质中激发NQR或NMR信号；检测和处理由该物质发出的NQR或NMR信号；以及计算该样品中的该物质的浓度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于矿物学分析的方法和设备。本专利技术更特别地涉及ー种用于矿石品位估计的方法和设备。
技术介绍
不同的放射性核技术(active nuclear technique)已经被广泛用于在实验室条件下生成关于岩石和矿石的化学成分的信息。这些技术包括伽马射线光谱测定法、X射线荧光法(XRF)和中子活化法。这些技术未被广泛用于采矿操作(例如在爆破孔和勘探孔中)，这是因为例如没有任何单种核技术在单独使用时是足够有用的(例如没有一种已知技术能够解决足够多的共同的、相关的矿石估计问题)。已知的中子活化(例如中子伽马射线)方法可以用于测量矿石中的ー种或多种金属(例如铜、猛和镍)的浓度(concentration)。核磁共振(NMR)被广泛用作油气勘探的井眼测井(borehole logging)方法。地表下地质构成中的碳氢化合物储藏特性在油气产业中是相当重要的。在该产业中，使用NMR来检测液体中的质子共振。
技术实现思路
应当认识到，以下说明中所使用的术语“物质”被用于表示那些以期望的方式对NQR和/或NMR现象和技术做出响应的期望材料和/或物质。与检测爆炸物相关的许多物质包含四极核，例如氮-14 (14N)，并且可以使用NQR方法来检测这些物质。该物质的谱线位于低频率，在低频率所检测的NQR信号具有非常低的強度。然而，在实地利用NQR技术作为ー种探知靶向物质的存在的可靠和灵敏的技术时，出现了若干与之相关联的问题，限制了该技术的功能和/或可行性。例如，NQR信号的低強度、可以以各种方式从每个周围物品中检测到的外部干扰和/或寄生信号，它们会减小在实地使用NQR技术的功能和/或可行性。同样地，通过使用井眼伽马射线光谱测定法对矿带的直接检测被限制在放射性矿物。因此，为了这些目的通常使用间接检测(例如富钾絹云母或者与金的矿化相关联的长石质变化)和主岩的特征(例如金伯利岩的相)。此外，XRF方法未广泛用于勘探和采矿井眼测井主要是由于所包含的低能量和由此导致的浅的穿透深度(例如超出表面分析的有限分析(如果存在))，并且由于井眼条件(例如表面皱度)对结果有大的影响。此外，所检测的低能量通常在检测器上需要相对薄的窗ロ，这在充满水的井眼条件下可能是脆弱的。并且，放射性核技术使用放射源，该放射源对于周围的人类、动物、植物生命和/或仪器可能是不安全的。因此，如果要进行的话，放射性核系统主要用于井眼测井配置中，其中在測量期间放射源被安全地容纳在孔中。应当认识到，该放射源可以是放射性同位素、电子源(例如X射线管或中子发生器)和/或任何其它已知的或将来开发的放射源的形式。此外，放射性核技术一般不能直接区分包含相同的ー种或多种元素的不同矿物。至少部分由干与使用放射性核技术有关的许多困难，该技术未被广泛用于矿点勘探和/或矿体圈定(ore delineation)。同样地，应用常规的NMR方法进行矿物分析目前是非常受限的。固态NMR需要复杂仪器和特殊的检测技木。因此，该方法通常用于实验室条件下。已经认为核四极共振(NQR)技术在对承载诸如硼、锂和钾之类的元素的矿藏的井眼测井方法中是很有用的。该NQR方法可以优选于其它可用方法是由于至少以下原因中的任何原因它是非放射性、无危险和/或无创的方法，其适用于就地固体量化分析，和/或它是相对廉价并且快速的。然而，先前已知的检测方法是基于使用连续波技木，该连续波技术对于用于分析很多期望的矿物来说是不够有效、鲁棒和/或灵敏的。根据本专利技术的示例性方法、技术和/或设备特别适用于矿点勘探和/或矿体圈定的采矿操作。然而，应当认识到，根据本专利技术的方法、技术和/或设备的各个示例性实施例可以被用于其它应用，例如对在原地、在土壤或沙子中、在其它地质背景中和/或在研究中的岩体内的矿物含量和/或分布进行评估。在根据本专利技术的方法和/或设备的各个示例性实施例中，该方法和/或该设备可被用于为了矿点勘探和/或矿体圈定的目的的矿物学分析和/或最优矿石品位估计。在各个示例性实施例中，该方法和/或该设备并未表现出与以前的检测方法和系统相关联的ー些或全部缺点。在各个示例性实施例中，根据本专利技术的方法、设备和/或系统可用于提供ー种具有与常规放射性核方法类似或者比之更好的灵敏度和精度的非放射性方法。在各个示例性实施例中，根据本专利技术的方法可用于辨别、区分和/或測量包含一种或多种相同元素的不同矿物的浓度。 在各个示例性实施例中，使用了核四极共振(NQR)和核磁共振(NMR)现象和检测技术。应当认识到，NQR和NMR技术两者都是射频(RF)光谱学的形式。同样地，NQR和NMR都是可用于检测和勘测各种化学化合物的非放射性方法。这些方法还可以被用于检测所期望的特定物质的存在，所期望的特定物质例如是爆炸物和/或麻酔剤。在各个示例性实施例中，可以使用NQR方法对固态的化学物质进行分析检测。该NQR方法可以提供大块材料的元素构成和矿物相两者。此外，在各个示例性实施例中，可以使用NQR方法来描述很多期望的化合物(例如超过10000种)的特征。这些化合物可以包括元素周期表中的各种不同元素，这使得它们是令人期望的。例如，存在ー些核子，例如铜(例如63Cu、65Cu)、钴(例如59CO)、钛(例如47Ti、49Ti)、铼(例如127Re)、锰(例如55Mn)、铝(例如27A1)、铋(例如209Β )、砷(例如75As)、锑(例如123Sb)、铟(例如1151)和镓(例如71Ga)等，这些核子对于各个产业是重要的，并且由此期望识别它们。NQR可以被定义为电磁能量的共振RF吸收和/或发射的现象。NQR现象至少部分地归因于电子-核子相互作用的一部分能量对原子核的不对称分布电荷和原子壳层电子以及原子半径外的那些电荷的相互取向的依赖性。因而，四极耦合常数和NQR频率的变化可以至少部分地归因于它们的电性源(electric origin)。核电四极矩eQ与电场梯度eq相互作用，由不对称參数Π定义。因此，可以利用实验数据来计算该核四极耦合常数e2Qq和该不对称參数H，这有助于描述关于分子的结构信息。NQR实验中的主要谱參数是线宽Af和核子的跃迁频率。其它受关注的參数包括例如获取自旋-点阵(spin-lattice)弛豫时间自旋-自旋(spin-spin)弛豫时间T2和线形(line-shape)參数Γ/ (与Δ f成反比)。任意这些參数都可以影响对优选实验技术和/或仪器的选择。因为NQR频率取决于这些物质的分子结构，所以NQR频率可以被用于它们的实际 唯一检测和识别。与NMR方法相反，可以在不具有强的外部静态(DC)磁场的情况下执行NQR。该技术可以被称为“纯NQR”或者直接NQR检测，并且至少对于ー些应用，该技术与其它技术相比具有很多优点。例如，直接NQR特别适用于识别特定的化合物和远程NQR检测。更特别地，这些方法特别适用于检测诸如爆炸物和/或麻酔剂之类的特定物质的存在以及地雷检测。NMR利用核子与磁场之间的相互作用。因此，通常应用强的静态场来极化核磁矩。RF场被用于激励光谱响应(NMR信号)。一些矿物(例如，诸如黄铜矿和方黄铜矿之类的铜矿)具有磁有序结构。因而，可以凭借不应用外部静态磁场的NQR技术在其局部场中检测NMR。因此，在各个示例性实施例中，可以将“纯NQR本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.07.27 US 61/228,7981.一种用于对样品进行矿物分析以确定所述样品是否包含至少第一种期望物质的方法，所述第一种期望物质具有对核四极共振(NQR)和/或局部磁场中的核磁共振(NMR)场现象有响应的核子，所述方法包括 使用射频(RF)脉冲来激发和检测来自所述样品内的一定量的所述第一种期望物质的NQR和/或NMR信号，如果存在该一定量的所述第一种期望物质的话； 測量任何所检测的NQR和/或NMR信号的強度；以及 基于任何所检测的NQR和/或NMR信号的強度，确定在被分析的所述样品中的所述第一种期望物质的浓度。2.如权利要求I所述的方法，还包括 (a)将所述RF脉冲的频率设定为近似等于所述第一种期望物质的NQR或NMR频率中的ー个； (b)将所述RF脉冲的ー组參数设定为对于所述第一种期望物质是最优的； (c)将ー组接收參数设定为对于所述第一种期望物质是最优的； (d)在预定的发射时间段期间发射所述RF脉冲以辐照所述样品并且在所述样品中激发NQR或NMR信号； (e)检测和处理由一定量的所述第一种期望物质发出的任何NQR或匪R信号； (f)測量由所述第一种期望物质发出的NQR或NMR信号的強度； (g)确定在被分析的所述样品中的所述第一种期望物质的浓度；以及 (h)针对被分析的所述样品中的第二种期望物质重复步骤(a)到步骤(g)。3.如权利要求2所述的方法，其中 所述RF脉冲的该组參数包括振幅、相位、持续时间、形状、脉冲数量以及重复或脉冲之间的时间；并且 该组接收參数包括增益、參考相位、采集时间和采集数量。4.如权利要求2所述的方法，还包括測量所述样品或其周围的温度，并且基于所测量的温度来调节所述RF脉冲的预设共振频率中的至少ー个、所述RF脉冲的该组參数中的至少ー个以及所述接收參数中的至少ー个。5.如权利要求I所述的方法，还包括同时检测对应于被分析的所述样品中的多于ー种期望物质的NQR或NMR信号。6.如权利要求I所述的方法，还包括接收和处理至少一个响应信号以检测对应于所述第一种期望物质的NQR或NMR信号的存在。7.如权利要求6所述的方法，还包括測量任何所接收的对应于所述第一种期望物质的NQR或NMR信号的強度和线宽。8.如权利要求6所述的方法，还包括測量至少ー个响应信号的第一弛豫时间和第二弛豫时间，所述至少一个响应信号是对应于所述第一种期望物质的NQR或NMR信号。9.如权利要求I所述的方法，还包括确定在被分析的所述样品中的至少ー种化学元素的总浓度。10.如权利要求I所述的方法，使用射频(RF)脉冲来激发和检测来自所述样品内的一定量的所述第一种期望物质的NQR和/或NMR信号包括施加对于所述第一种期望物质是可应用和最优的RF脉冲序列。11.如权利要求10所述的方法，其中从由SE、SLSE、CPMG和SSFP类型构成的组中选择所述RF脉冲序列...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·鲁达科夫，
申请(专利权)人：伦斯雷尔公司，
类型：发明
国别省市：
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