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南京古生物所研發(fā)大型化石表面元素分析儀器

儀表研發(fā) 2023年02月06日 08:39:45來源:南京地質(zhì)古生物研究所 24899
摘要近日,中國(guó)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(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。

  【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日,中國(guó)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(guó)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(huì)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(huì)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(cè)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(cè)器(簡(jiǎn)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(cè),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(duì)于重要化石來說是難以接受的,因此無損傷檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)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(duì)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?duì)測(cè)量結(jié)果的影響,使得測(cè)量環(huán)境可與真空媲美。激光漫反射能量檢測(cè)反饋系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)非光滑表面的精準(zhǔn)檢測(cè),從而使大型化石表面化學(xué)元素分布的無損測(cè)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(jí)樣品鑒定提供參考。研究工作得到中科院、國(guó)家自然科學(xué)基金、現(xiàn)代古生物學(xué)和地層學(xué)國(guó)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(duì)貴州龍化石進(jìn)行檢測(cè)并得到元素分布示意圖。其中,左邊為待測(cè)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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