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1、光電子·激光第２４卷第３期２０１３年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ·ＬａｓｅｒＶｏｌ．２４Ｎｏ．３Ｍａｒｃｈ２０１３Ｘ射線計(jì)算機(jī)斷層掃描測(cè)定沉積物中水合物微觀分布李承峰１，２，胡高偉１，業(yè)渝光１，劉昌嶺１＊，程軍３，張立凱４，鄭榮兒２（１．國(guó)土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島２６６０７１；２．中國(guó)海洋大學(xué)光學(xué)光電子實(shí)驗(yàn)室，山東青島２６６１００；３．華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海２００２３７；４．通用電氣檢測(cè)控制技術(shù)，上海２０１２０３）摘要：建立了利用Ｘ射線計(jì)算機(jī)斷層
2、成像（Ｘ－ＣＴ，Ｘ－ｒａｙｃｏｍｐｕｔｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）研究天然氣水合物在沉積物空隙中填充過(guò)程和賦存狀況的測(cè)試系統(tǒng)。針對(duì)數(shù)據(jù)圖像中水和水合物灰度相近不易區(qū)分的難題，采用提高密度差和添加標(biāo)定物的方法對(duì)其進(jìn)行改善。通過(guò)重建的二維和三維影像，可清晰地觀察到自由氣、沉積物、水和水合物的微觀分布狀態(tài)。在自行研制的可控溫高壓反應(yīng)裝置內(nèi)合成ＣＨ４水合物，并對(duì)其生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了跟蹤掃描。反應(yīng)過(guò)程前后圖像數(shù)據(jù)的對(duì)比表明，水合物最初主要在沉積物顆粒表面與氣液界面處生長(zhǎng)，隨后逐漸占據(jù)大部分液相空間，最終連同所有的沉積物顆粒膠
3、結(jié)在一起。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，高精度Ｘ－ＣＴ應(yīng)用于含水合物的沉積物樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)測(cè)試以及水合物在沉積物空隙中的動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究是可行且有效的。關(guān)鍵詞：Ｘ射線光學(xué)；微觀分布；標(biāo)定物；ＣＨ４水合物；生長(zhǎng)過(guò)程中圖分類號(hào)：ＴＮ２４７文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：１００５－００８６（２０１３）０３－０５５１－０７ＭｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇａｓｈｙｄｒａｔｅｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙＸ－ｒａｙｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ１，２，ＨＵＧａｏ－ｗｅｉ１，ＹＥＹｕ－ｇｕａｎｇ１，ＬＩ
4、ＵＣｈａｎｇ－ｌｉｎｇ１，ＣＨＥＮＧＪｕｎ３，ＬＩＣｈｅｎｇ－ｆｅｎｇ４，ＺＨＥＮＧＲｏｎｇ－ｅｒ２ＺＨＡＮＧＬｉ－ｋａｉ（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｒｉｎｅＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＧｅｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＬａｎｄａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆＣｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０７１，Ｃｈｉｎａ；２．ＯｐｔｉｃｓａｎｄＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１００，Ｃ
5、ｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２３７，Ｃｈｉｎａ；４．ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｇａｓｈｙｄｒａｔｅ′ｓｆｉｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｖｏｉｄｓｏｆｓ
6、ｅｄｉｍｅｎｔｓａｒｅｏｂ－ｓｅｒｖｅｄｂｙＸ－ｒａｙｃｏｍｐｕｔｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（Ｘ－ＣＴ）ｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ａｎｅｗｔｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｉ－ｍｉｎｇａｔｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒａｔｅｆｒｏｍｔｈｅｄａｔａｉｍａｇｅｓｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｃｏｎｔｒａｓｔｂｅｔｗｅｅｎｈｙｄｒａｔｅａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｏｒａｄｄｉｎｇａｈｙ
7、ｄｒａｔｅｇｒａｉｎａｓｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔ，ａｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄａｃｈｉｅｖｅｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔｓ．Ｂｙｔｈｅ２Ｄａｎｄ３ＤｉｍａｇｅｓｏｆＸ－ＣＴｓｃａｎｎｉｎｇ，ｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｆｒｅｅｇａｓ，ｓｅｄｉｍｅｎｔ，ｗａｔｅｒａｎｄｈｙｄｒａｔｅｃｏｕｌｄｂｅｃｌｅａｒｌｙｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ａｒ－ｔｉｆｉｃｉａｌＣＨ４ｈｙｄｒａｔｅｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｈｉｇｈ－ｐｒｅ
8、ｓｓｕｒｅｒｅａｃｔｏｒａｎｄｉｔｓｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｓｒｅｃｏｒｄｅｄｔｉｍｅｌｙ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒａｓｔｏｆｉｍａｇｅｄａｔａｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｈｙｄｒａｔｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｈｙ－ｄｒａｔｅｆｉｒｓｔｌｙｅｍｅｒｇｅｓｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔｐａｒｔｉｃｌｅｓｕｒｆａｃｅａｎｄｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｔｈｅｎｇｒａｄｕａｌｌｙｏｃｃｕｐｉｅｓ
