【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員王偉團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“非破壞性立體化石及文物表面化學(xué)元素分布特征分析方法”獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。
常見的化石多為硬體骨骼化石，軟軀體化石可提供更多生物信息，但由于生物死亡后腐敗降解等原因通常難以保存。然而，軟軀體在降解過程中會釋放不同類型的有機(jī)物，這些有機(jī)物與周圍的沉積物發(fā)生反應(yīng)，往往會在化石周圍的巖石中留下一些化學(xué)元素信息。
此前通常用電子顯微鏡的能譜(EDS)或同步輻射X射線熒光光譜(SXRF)檢測化石表面的化學(xué)元素分布。這些分析需將樣品-X射線光源-探測器(簡稱“樣-源距離”)之間的距離保持一致，才能獲得化石形狀和元素濃度的綜合圖像。如果開展一定面積的檢測，就需將化石及圍巖磨成平面(或不斷調(diào)整樣品位置，幾乎較難實(shí)現(xiàn))，才能保持“樣-源距離”不變。然而，磨平這種破壞性方法對于重要化石來說是難以接受的，因此無損傷檢測手段亟待探尋。
王偉團(tuán)隊(duì)研發(fā)的三維X射線熒光掃描儀通過建立化石及圍巖表面的空間數(shù)學(xué)模型，實(shí)時(shí)移動檢測器和X射線光源的空間位置，實(shí)現(xiàn)它們與化石及圍巖表面保持同等距離。該方法克服了化石及圍巖立體表面對分析結(jié)果的干擾，也避免了樣品需磨平帶來的損害。
此外，該掃描儀還增加了惰性氣體噴氣口，可降低大氣中的氧氣、氮?dú)鈱y量結(jié)果的影響，使得測量環(huán)境可與真空媲美。激光漫反射能量檢測反饋系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)非光滑表面的精準(zhǔn)檢測，從而使大型化石表面化學(xué)元素分布的無損測量成為可能。
三維X射線熒光掃描儀的研發(fā)為古生物學(xué)-地質(zhì)學(xué)研究提供了新工具，并可為文物等相關(guān)領(lǐng)域開展元素級樣品鑒定提供參考。研究工作得到中科院、國家自然科學(xué)基金、現(xiàn)代古生物學(xué)和地層學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。
三維X射線熒光掃描儀
通過三維X射線熒光掃描儀對貴州龍化石進(jìn)行檢測并得到元素分布示意圖。其中，左邊為待測樣品貴州龍化石，右邊為Ca元素含量分布圖，元素含量越高，則在圖中顯示的顏色越深。
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