深海熱液-冷泉光學(xué)技術(shù)探測研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、海洋研究領(lǐng)域已成為國家重點打造并加強的方向。而在深??茖W(xué)研究中,熱液和冷泉已成為一大熱點,其共同特點是有氣泡從噴口溢出。熱液/冷泉溢出含有硫化氫、甲烷、二氧化碳等化學(xué)成分的氣泡。本文從理論計算出發(fā),提出一種氣泡探測技術(shù),運用光電探測器對氣泡后向散射光實現(xiàn)探測,通過拉曼光譜儀的使用來達到對氣泡內(nèi)成分的識別,間接性地通過探測水中氣泡的方式來判斷氣泡下方區(qū)域內(nèi)是否存在熱液/冷泉礦產(chǎn)資源。這樣的探測方式,探測準確率高,緩解探測深度,同時避免探測

2、設(shè)備直接與海底資源直接接觸而造成的壽命縮減,改善了現(xiàn)有探測方式存在的效率低下、精度不高等缺點,為將來的海洋探測與實際應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
  本文從理論出發(fā),基于Mie散射理論建立單個氣泡的光散射模型,以此來研究氣泡的光散射特性。運用matlab計算獲得氣泡的光散射效率因子,氣泡的光散射角度分布。實驗室模擬海底熱液/冷泉資源溢出氣泡環(huán)境設(shè)計并搭建了實驗平臺,用波長為532nm的激光器作為光源,用氣泵和軟管生成氣泡,在黑暗環(huán)境下用

3、高速光電探測器對氣泡后向散射光進行接收。同時在不同探測距離對氣泡進行探測,獲得光散射強度與探測距離之間的關(guān)系。根據(jù)光散射角度分布的理論計算結(jié)果對臨界角附近的散射光進行探測,確定臨界角的位置。
  進一步以甲烷氣體為實驗氣體,用拉曼光譜儀實現(xiàn)甲烷氣體氣泡后向散射光的拉曼檢測,并與Gaussion09軟件得出的計算拉曼光譜比較。由結(jié)果可知激光拉曼光譜可以探測到氣泡后向散射光,并識別氣泡中含有的氣體成分。通過探測氣泡成分,從而判定這些氣

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