Способ исследования природных полупроводниковых минералов и устройство для его осуществления Советский патент 1977 года по МПК G01V9/00 

ристик используют следующие величины: относительное количество измерений, в которых термо-ЭДС была положительна (отрицательна), среднее значение измеренных положительных термо-ЭДС, среднее значение измеренных отрицательных термо-ЭДС, обидев среднее значение всех измеренных термо-ЭДС.

Целью изобретения является изучение закономерностей влияния генезиса минералов на изменение электрофизических свойств в пределах отдельных кристаллов, а также решение обратной задачи - определение генезиса минералов путем исследования их электрофизических свойств.

Цель достигается тем, что в способе, заключающемся в том, что изготовляют из минерала аншлиф, подвергают его поверхность электролитическому травлению и определяют зоны роста кристаллов, их центры, периферию и границы, осуществляют сканирование новерхпости анщлифа термоэлектродами по прямым параллельным линиям, регистрируют нолучающееся раснределение термо-ЭДС и сопоставляют его с визуально наблюдаемыми на протравленном анщлифе зонами - центрами роста кристаллов, периферией, границами роста.

Для реализации нредлагаемого способа предназначено устройство, отличающееся от известного устройства, содержащего горячий - и холодный электроды, усилитель, вычислитель регистрирующий прибор, например самописец, тем, что для автоматизации исследования минералов электроды связаны с электромеханическим приводом, обеспечивающим продольное прямолинейное перемещение но плоскости аншлифа, и ручным механическим приводом, обеспечивающим поперечное смещение электродов. Цри исследовании отдельных минералов, с электромеханическим приводом связан горячий электрод, а второй электрод установлен неподвижно.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема измерительного датчика; на фиг. 3 - график распределения термо-ЭДС в некоторых монокристаллах арсенонирита.

Аншлиф образца 1 укреплен на столике 2. По поверхности анщлифа движутся измерительные электроды 3 - горячий и холодный. Привод электродной системы осуществляется мотором 4 через редуктор 5. Сиглал с измерительных электродов после усилителя 6 поступает на самописец 7 и в вычислительное устройство 8.

На фиг. 2 представлен вариант с неподвижным холодным электродом и движущимся горячим электродом. Образец 1 (аншлиф), вдавленный в пластичную мастику 9 укреплен на выдвижном основании 10, вдвигаемом в пазы подвижного столика 2. Подвижной столик передвигается по цилиндрическим направляющим 11, укрепленным на станине 12. Подвижной столик служит для первоначальной установки положения минерала относительно горячего электрода 13. С целью выбора точ.ки подключения холодный электрод 14 может перемещаться в поперечном отпоси5 тельно направления движения горячего электрода направлении с помощью микрометрического винта 15. Подвижная часть устройства 16, вместе с горячим электродом 13 движется по салазкам 17. Привод осуществляется от 10 электромотора 18 через редуктор 19. Для удобства наблюдения за поверхностью анщлифа, но которой движется горячий электрод, использован микроскон 20.

Предлагаемым способом с помощью разработанного и изготовленного устройства были исследованы ряд минералов и получены ценные результаты, позволяющие по-новому подойти к вопросу описания механизма формирования природпых минералов и влияния на 0 процесс основных параметров среды, в которой происходит кристаллизация минералов. Для примера на фиг. 3 показано распределение термо-ЭДС в некоторых монокристаллах арсенопирита.

5 На фиг. 3 а и б в центре кристалла обнаруживается узкая зона арсенопирита дырочной проводимости, в то время как остальной объем минерала имеет электронную проводимость. Эти графики характеризуют разные направления исследования одного и того же образца, пересекающиеся в районе центра кри сталла. Начало и конец записи приходятся на участки диэлектрической породы, в связи с чем термо-ЭДС здесь нулевая. Преимущественно электродный характер проводимости в данном минерале характерен для верхней части месторождения. На глубине же кристаллы минерала характеризуются преимущественно дырочным характером проводимости. 0 На фиг. Зв, г, д, е показаны результаты исследования нескольких образцов с преимущественно дырочной проводимостью, которые соответствуют глубинным горизонтам месторождения. В кристаллах заметно постепенное 5 увеличение периферийной зоны с электронной проводимостью, нарастающей на арсенопирите дырочной проводимиости (центральная часть кристалла).

Исследование термо-ЭДС производится на 0 анщлифе 1 отдельного минерального агрегата либо на анщлифе нороды с вкраплениями исследуемых минералов (штуф), плоская поверхность которых подвергается электролитическому травлению так, что становятся ви5 зуально различны характерные зоны-центры роста кристаллов исследуемого минерала и периферия, где рост этих кристаллов заканчивался. Измерение термо-ЭДС в предлагаемом способе проводится не в случайных точках поверхности минерала, как в прототипе, а путем сканирования поверхности анщлифа измерительными электродами параллельными линиями. При этом картина распределения термо-ЭДС по каждой из линий на поверхности анщлифа 1 регистрируется самописцем 7,

Сопоставление зарегистрированных диаграмм распределения термо-ЭДС с визуально наблюдаемыми на травленном аншлифе зонамицентрами роста кристаллов, промежуточными и периферийными зонами позволяет выявлять ценные закономерности, сформулированные в качестве цели изобретения.

Аншлиф 1 минерала устанавливается на горизонтальном подвижном столике 2 и измеритальные электроды 3 устанавливаются на его поверхности с возможностью равномерного прямолинейного движения. Образующаяся на измерительных электродах термо-ЭДС усиливается усилителем 6 и регистрируется самописцем 7 на диаграммной ленте. Для сопоставления со способом, являющимся прототипом, усиленный сигнал термо-ЭДС может также подаваться в вычислительное устройство 8 которое осуществляет статическую обработку результатов. Для исследования единичных минеральных агрегатов с целью упрощения конструкции предусматривается вариант с неподвижным холодным электродом 14. В этом случае равномерное прямолинейное движение по поверхности аншлифа сообщается только горячему электроду 13. Вместе с электродами на подвижной части установлен микроскп 20, наблюдение через который за поверхностью аншлифа или ее фотографирование облегчает сопоставление с распределением термо-ЭДС.

Исследования, проведенные предлагаемым способом, позволили сделать важный с генетической точки зрения вывод о том, что арсенопирит, а также некоторые другие природные минералы из группы сульфидов в пространстве кристаллов и во время обнаруживают единую направленную изменчивость свойств, предопределяемую направленным изменением условий рудообразования.

6

Формула изобретения

1.Способ исследования природных полупроводниковых минералов, заключающийся в

том, что изготовляют из минерала анщлиф подвергают поверхность анщлифа электролитическому травлению и определяют зоны роста кристаллов, их центры, периферию и границы, отличающийся тем, что, с целью

излучения закономерностей влияния генезиса минералов на изменение электрофизических свойств в пределах отдельных кристаллов, а также решения обратной задачи определения генезиса минералов путем исследования их электрофизических свойств, осуществляют сканирование поверхности аншлифа термоэлектродами по прямым параллельным линиям, регистрируют получающееся распределение термо-ЭДС и сопоставляют его с визуально наблюдаемыми на протравленном анщлифе зонами- центрами роста кристаллов, периферией, границами роста.

2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее горячий и холодный электроды, усилитель, вычислитель и регистрирующий прибор, например самописец, отличающееся тем, что, с целью автоматизации исследования минералов, электроды связаны с электромеханическим приводом, обеспечивающим продольное прямолинейное перемещение по плоскости анщлифа, и ручным механическим приводом, обеспечивающим поперечное смещение электродов.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции при

исследовании отдельных минералов, с электромеханическим приводом связан горячий электрод, а второй электрод установлен неподвижно.

/

/ 2

Фиг.}

//1

V

9 Ю