[发明专利]一种利用太赫兹时域光谱测定材料孔隙结构的方法

说明书

技术领域

本发明是关于材料结构表征和无损探测技术领域，尤其涉及一种利用太赫兹时域光谱技术检测材料孔隙结构的方法。

背景技术

材料的孔隙结构主要包括孔隙率和颗粒大小，其对于研究材料的理化性能等具有重要影响。在化学领域中，催化剂的孔隙结构影响了其催化性能，在材料学中，结构材料的孔隙结构决定了其力学性能，在石油领域，储集层岩石的孔隙结构特征是影响储层流体的储集能力和开采油、气资源的主要因素。

传统的孔隙结构测量方法主要有压汞法、断层扫描、扫描电子显微镜成像法等。压汞法对样品的孔隙结构存在明显破坏，不能真实反映样品的孔隙结构；扫描电子显微镜成像方法要求样品导电，和断层扫描一样，需要较高的能量，会产生较高的辐射，且价格高昂。

太赫兹波(terahertz，THz)具有瞬时性、低能性、高信噪比等特点，这使得太赫兹无损检测技术在生物医学、通讯、化工等很多方面有很重要的应用。但是，迄今为止，还没有利用太赫兹时域光谱技术来检测包括材料孔隙率、颗粒尺寸在内的孔隙结构的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测材料孔隙结构的新方法，利用太赫兹时域光谱技术对样本的孔隙结构进行检测，该方法具有操作简单、检测快速、环境友好、能定性、定量分析材料孔隙结构的特点。

为达到上述目的，本发明提供了一种利用太赫兹时域光谱检测材料孔隙结构的方法，其包括以下步骤：步骤1，选择样品材料，并制备两组标准样品，第一组标准样品具有相同孔隙率和不同的颗粒大小，第二组标准样品具有相同的颗粒大小和不同的孔隙率；步骤2，利用太赫兹时域光谱装置分别对所述两组标准样品进行检测，生成所述两组标准样品的太赫兹时域光谱信号；步骤3，根据所述的太赫兹时域光谱信号，分别生成第一组标准样品的太赫兹波振幅与颗粒大小的对应关系，以及所述第二组标准样品的太赫兹波振幅与孔隙率的对应关系；步骤4，根据两组对应关系，建立标准太赫兹时域光谱数据库；步骤5，测量得到待测样品的太赫兹时域光谱信号，将所述待测样品的太赫兹时域光谱信号与所述标准太赫兹时域光谱数据库进行比对，分析得到所述待测样品的孔隙率或颗粒大小。

本发明实施例的利用太赫兹时域光谱测定材料孔隙结构的方法，操作简单、检测快速，数据处理过程简单，重复性好，且能够定性、定量分析材料孔隙结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的利用太赫兹时域光谱测定材料孔隙结构的方法流程图；

图2为本发明一实施例中的选取的两组标准样品的示意图；

图3为双峰模型及快波、慢波的太赫兹信号的示意图；

图4表示图2中两组样品，当太赫兹光照射P和G位置时，第一组样品和第二组样品的时域光谱示意图；

图5示意了图2中两组样品中的每一组样品的太赫兹信号的峰值振幅示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的利用太赫兹时域光谱测定材料孔隙结构的方法流程图。如图1所示，所述方法包括：

步骤S101，选择样品材料，并制备两组标准样品，第一组标准样品具有相同孔隙率和不同的颗粒大小，第二组标准样品具有相同的颗粒大小和不同的孔隙率；步骤S102，利用太赫兹时域光谱装置分别对所述两组标准样品进行检测，生成所述两组标准样品的太赫兹时域光谱信号；步骤S103，根据所述的太赫兹时域光谱信号，分别生成第一组标准样品的太赫兹波振幅与颗粒大小的对应关系，以及所述第二组标准样品的太赫兹波振幅与孔隙率的对应关系；步骤S104，根据两组对应关系，建立标准太赫兹时域光谱数据库；步骤S105，测量得到待测样品的太赫兹时域光谱信号，将所述待测样品的太赫兹时域光谱信号与所述标准太赫兹时域光谱数据库进行比对，分析得到所述待测样品的孔隙率或颗粒大小。