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南京古生物所研发大型化石表面元素分析仪器

2023-02-03 南京地质古生物研究所
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  近日,中国科学院南京地质古生物研究所研究员王伟团队研发的“非破坏性立体化石及文物表面化学元素分布特征分析方法”获得国家发明专利授权。

  常见的化石多为硬体骨骼化石,软躯体化石可提供更多生物信息,但由于生物死亡后腐败降解等原因通常难以保存。然而,软躯体在降解过程中会释放不同类型的有机物,这些有机物与周围的沉积物发生反应,往往会在化石周围的岩石中留下一些化学元素信息。

  此前通常用电子显微镜的能谱(EDS)或同步辐射X射线荧光光谱(SXRF)检测化石表面的化学元素分布。这些分析需将样品-X射线光源-探测器(简称“样-源距离”)之间的距离保持一致,才能获得化石形状和元素浓度的综合图像。如果开展一定面积的检测,就需将化石及围岩磨成平面(或不断调整样品位置,几乎较难实现),才能保持“样-源距离”不变。然而,磨平这种破坏性方法对于重要化石来说是难以接受的,因此无损伤检测手段亟待探寻。

  王伟团队研发的三维X射线荧光扫描仪通过建立化石及围岩表面的空间数学模型实时移动检测器和X射线光源的空间位置,实现它们与化石及围岩表面保持同等距离。该方法克服了化石及围岩立体表面对分析结果的干扰,也避免了样品需磨平带来的损害。

  此外,该扫描仪还增加了惰性气体喷气口,可降低大气中的氧气、氮气对测量结果的影响,使得测量环境可与真空媲美激光漫反射能量检测反馈系统可实现非光滑表面的精准检测,从而使大型化石表面化学元素分布的无损测量成为可能。

  三维X射线荧光扫描仪的研发为古生物学-地质学研究提供了新工具,并可为文物等相关领域开展元素级样品鉴定提供参考。研究工作得到中科院、国家自然科学基金、现代古生物学和地层学国家重点实验室的支持。

三维X射线荧光扫描仪

  通过三维X射线荧光扫描仪对贵州龙化石进行检测并得到元素分布示意图。其中,左边为待测样品贵州龙化石,右边为Ca元素含量分布图,元素含量越高,则在图中显示的颜色越深。

打印 责任编辑:梁春雨

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