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前言

CoreScanner芯體密度X-光掃描成像與元素分析系統(tǒng)結(jié)合了X-射線熒光分析(X-ray Fluorescence)、數(shù)字X-射線密度成像（digital x-ray micro radiography）和高分辨率數(shù)字光學(xué)成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種樣芯的非接觸式測量，用于土壤、土芯、海洋或湖底的沉積物、巖石、洞穴堆積物（如鐘乳石），泥炭塊、巖芯等的密度和元素分析。可測量的元素有Al、Si、S、Cl、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Hg、Pb等，其中許多可測至痕量水平以下，對靈敏度和分辨率要求較高的研究尤其適合。系統(tǒng)可應(yīng)用于土壤分析，環(huán)境污染調(diào)查、地質(zhì)勘探、海洋研究等領(lǐng)域。

原理

土壤元素分析系統(tǒng)采用XRF、數(shù)字X-射線密度成像和高分辨率數(shù)字光學(xué)成像技術(shù)，非破壞性測量，獲得樣品高分辨率的數(shù)碼圖像，然后利用系統(tǒng)軟件對所得圖像信息進(jìn)行分析。

系統(tǒng)特點(diǎn)

l 結(jié)合了XRF、數(shù)字X-射線密度成像、數(shù)字光學(xué)成像技術(shù)

l X射線熒光分析，提供Al以上的多種元素的濃度數(shù)據(jù)（Al – U）

l 數(shù)字X射線密度成像用于樣品的高級分析

l 可掃描分析土芯等樣品

l 實(shí)現(xiàn)多種元素同時檢測

l XRF靈敏度達(dá)PPM級

l 檢測效率高，10分鐘即可完成1米樣品的掃描分析

l 穩(wěn)定，可靠，重現(xiàn)性好

l 靈敏度和精確度高

l 非接觸式分析，不破壞樣品

l 可超負(fù)荷工作，每年可工作幾千小時

系統(tǒng)組成

u X-射線發(fā)生器

u X-射線管

u X-射線安全防護(hù)系統(tǒng)

u X-光束準(zhǔn)直儀

u X-射線成像檢測系統(tǒng)

u XRF元素分析儀

u 光學(xué)攝像頭

u 機(jī)動樣品臺及樣芯固定裝置

u U-型樣品槽

u 2臺工作站

u 軟件及驅(qū)動

u X-光箔

u UPS（不間斷電源）

u 設(shè)備冷卻裝置

技術(shù)指標(biāo)

1. 測量原理：X-射線熒光分析、數(shù)字X-射線成像技術(shù)、高分辨率光學(xué)成像技術(shù)。

2. 分辨率：X-射線：

2 扁平光管光束0.2x20mm，其中0.2對應(yīng)沉積物的長度方向。

2 X-射線熒光光束：常規(guī)分辨率0.2mm，**分辨率0.1mm（需定制）

2 X-射線成像分析，**分辨率20μm

3. X-射線發(fā)生器功率：60 kV，55 mA，**功率3.3 kW

4. X-射線管：鉻管或鉬管，**功率2.2 kW（鉻管）和3.0 kW（鉬管），質(zhì)保壽命為2000h，期望壽命為3000~5000h。

5. X-射線檢測器：用于X-射線數(shù)字密度成像，含有1000個感應(yīng)元件，每個感應(yīng)元件拍攝20μm寬的樣品圖像，動態(tài)范圍達(dá)數(shù)十倍，樣品**成像厚度60mm。

6. SDD硅漂移檢測器：電子冷卻，用于XRF檢測，可以記錄Al – U的任何元素的標(biāo)識輻射，5.9 keV時，能量分辨率大約140 eV。單次掃描即可完成所有元素的檢測。

7. 增強(qiáng)型光學(xué)成像單元：3x16bit數(shù)字RGB彩色CCD光學(xué)攝像頭和光學(xué)圖像信息采集軟件，采用正交偏振濾光片技術(shù)和眩光降低技術(shù)，可以獲得非常高的圖像質(zhì)量。攝像頭光學(xué)分辨率為50μm，以兩種模式掃描，快速模式（分辨率200μm）和高分辨率模式（分辨率50μm），掃描圖像寬約100mm。

8. X-射線防護(hù)裝置：測量過程中，打開儀器時，X-射線自動關(guān)閉。

9. 樣品臺：自動樣品臺長1800mm，*小步進(jìn)20μm，溫度穩(wěn)定時重現(xiàn)性好。

10. 樣品槽：樣品槽帶手動調(diào)節(jié)裝置，可在據(jù)樣品橫截面中心線的五個不同的固定位置調(diào)整。五個位置是：中心，距中心10mm (左和右)，距中心20mm (左和右)。

11. 樣品大小和形狀：

2 有效測量長度*長1750mm ， 寬度120mm

2 劈開的、水平放置的沉積物樣品，**外徑可達(dá)120mm

2 厚板狀沉積物樣品，厚度1-60mm， 寬度120mm

2 U形樣品槽

2 木材生長錐樣品、平板樣品或圓盤樣品，厚度1-60mm， 寬度120mm

2 洞穴堆積物（如鐘乳石）樣品，厚度1-50mm， 寬度120mm

12. 工作站：負(fù)責(zé)掃描控制及數(shù)據(jù)處理軟件。包括Core Scanner Navigator（掃描控制軟件）、Qspec（XRF光譜分析和元素濃度計(jì)算軟件）、ReDiCore（數(shù)據(jù)顯示軟件）及所有其他硬件驅(qū)動程序。

13. 冷卻裝置：冷卻水泵

14. 電源：230v/50Hz/三相，建議配UPS（選配）

15. 規(guī)格：4500×820×1570mm

16. 重量：800kg

深海沉積物樣芯，從上到下曲線代表元素的濃度變化：Fe， Ca， K， Si， Al

應(yīng)用案例一

英國海洋中心和南安普頓大學(xué)地球化學(xué)領(lǐng)域科研人員，將土壤元素分析系統(tǒng)應(yīng)用于東部地中海沉積泥的研究分析。

應(yīng)用案例二

法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)的Kévin Jacq等利用SPECIM高光譜成像技術(shù)與CoreScanner樣芯元素掃描分析技術(shù)對法國布爾吉湖底沉積物樣芯進(jìn)行了分析研究，結(jié)果發(fā)表于2019年《Science of the Total Environment》（High-resolution prediction of organic matter concentration with hyperspectral imaging on a sediment core）。

有機(jī)物（OM）含量常用于海洋湖泊沉積分析，以重建不同年代的碳通量等，550 °C燒失量法（Loss on ignition，LOI）被廣泛用于古氣候相關(guān)研究，但LOI具有費(fèi)時、費(fèi)力、對樣本有損壞、空間分辨率低（0.5-1cm）等缺點(diǎn)。為建立可靠、準(zhǔn)確的模型，以進(jìn)行高通量、快速、無損、高空間分辨率沉積物樣芯成分分析，作者綜合運(yùn)用SPECIM高光譜成像技術(shù)、XRF CORESCANNER元素掃描分析技術(shù)，并以傳統(tǒng)LOI550燒失量法作為參照，對54 cm長沉積樣芯進(jìn)行了分析研究。SWIR短波紅外高光譜（1000-2500nm）可以在15分鐘內(nèi)完成樣品掃描分析，空間分辨率200 μm。XRF CoreScanner分辨率為 200 μm，采用康普頓（非相干，incoherent）和瑞利（相干，coherent）散射數(shù)據(jù)的比值（inc/coh）作為有機(jī)物的表征量。

結(jié)果表明，LOI550 參考值與XRF inc/coh 比值及高光譜值均具備顯著的相關(guān)性，高光譜成像技術(shù)可以高通量、非損傷、高空間分辨率分析沉積樣芯有機(jī)物含量分布。該方法還可轉(zhuǎn)用于自然界的其它樣芯分析，如鐘乳石、土壤、冰芯、樹芯，并可用于推斷古環(huán)境，古氣候，土壤健康和污染等。

產(chǎn)地

瑞典

選配技術(shù)方案

l SisuCHEMA高光譜成像分析系統(tǒng)

l SisuSCS單樣芯高光譜成像掃描分析系統(tǒng)

l SisuROCK多樣芯高通量高光譜成像掃描分析系統(tǒng)

l SpectraScan高光譜成像掃描分析系統(tǒng)

部分參考文獻(xiàn)列表

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