【儀表網 儀表研發】近日，中國科學院南京地質古生物研究所研究員王偉團隊研發的“非破壞性立體化石及文物表面化學元素分布特征分析方法”獲得國家發明專利授權。
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物，這些有機物與周圍的沉積物發生反應，往往會在化石周圍的巖石中留下一些化學元素信息。
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(或不斷調整樣品位置，幾乎較難實現)，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。
王偉團隊研發的三維X射線熒光掃描儀通過建立化石及圍巖表面的空間數學模型，實時移動檢測器和X射線光源的空間位置，實現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、氮氣對測量結果的影響，使得測量環境可與真空媲美。激光漫反射能量檢測反饋系統可實現非光滑表面的精準檢測，從而使大型化石表面化學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為古生物學-地質學研究提供了新工具，并可為文物等相關領域開展元素級樣品鑒定提供參考。研究工作得到中科院、國家自然科學基金、現代古生物學和地層學國家重點實驗室的支持。
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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