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(guò)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(lái)說(shuō)是難以接受的，因此無(wú)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(guò)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(lái)的損害。
通過(guò)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。
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(wú)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。
