一种激光剥蚀分馏效应的校正方法技术

本发明专利技术公开了一种激光剥蚀分馏效应的校正方法，其属于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪的铀钍铅（U‑Th‑Pb）比值数据处理技术领域。U‑Th‑Pb定年体系中，激光剥蚀进样引起的元素分馏效应，对Pb/U和Pb/Th比值的测试值有很大的影响，是限制样品激光剥蚀测定年龄精准度的最大障碍之一。此外，后期处理数据时剥蚀时间的人为选区，也会造成样品Pb/U和Pb/Th的巨大变化，进而影响定年的结果。本发明专利技术基于标样‑样品交叉测试方法，提供多种拟合函数类型对标样的核素比值数据进行拟合，获得拟合函数的函数参数后，利用拟合函数的参数对样品数据进行校正处理。校正处理后的质谱仪数据中，Pb/U和Pb/Th比值精准度提高，并极大地减少了人为选区的影响，提高了U‑Th‑Pb定年的精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种激光剥蚀分馏效应的校正方法
本专利技术属于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪的铀钍铅(U-Th-Pb)比值数据处理
，具体涉及一种激光剥蚀分馏效应的校正方法。
技术介绍
在地学领域，激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS)已经很广泛地应用于U-Th-Pb定年。激光剥蚀过程中，测试样品受到激光能量热效应的影响，随着剥蚀深度的增加，各个核素的挥发和形成气溶胶的比例不一，从而影响各个分析核素的测试值(即激光剥蚀分馏效应DownholeFractionation)。U-Th-Pb定年体系中，激光剥蚀引起的元素分馏效应，对Pb/U和Pb/Th比值的测试值有很大的影响，是限制剥蚀样品的测定年龄的精准度的最大障碍之一。此外，后期样品数据处理时剥蚀时间的人为选区，也会造成未知样品Pb/U和Pb/Th的巨大变化，进而影响定年的结果。有研究者发现激光剥蚀分馏效应遵循一定的数学规律，比如：Hornetal.(2000)发现激光剥蚀分馏效应造成的Pb/U、Pb/Th比值变化可以用剥蚀束斑大小、剥蚀坑的深度的变化表示。这给了数学上处理、校正激光剥蚀进样引发的元素分馏效应(激光剥蚀分馏效应)以可能。
技术实现思路
针对于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种激光剥蚀分馏效应的校正方法,从而降低激光剥蚀进样引发的元素分馏效应对Pb/U和Pb/Th比值测定的影响。值得一提的是，激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪的原始数据文件由两部分组成：质谱仪的参数数据和各个测试核素强度数据。质谱仪的参数数据包括文件的创建时间、用户自定义的样品名称和分析样品的积分次数；各个测试核素的强度数据是各个核素随着剥蚀时间变化质谱仪检测到的信号强度，单个原始数据文件中的信号强度可有几千组。此外，基于在标样和未知样品在激光剥蚀中核素的分馏效应一样或相似的假设下。用已知核素比值的样品(标样)和未知样品依次间隔测试分析(样品标样间插法，Sample-StandardBracketMethod：SSB方法)，利用函数拟合不同剥蚀时间下的标样的核素比值的测试值，得到相近两个标样的拟合函数参数来消除未知样品的核素比值测试数据的分馏变化，从而消除、降低未知样品的激光剥蚀分馏效应，以及降低后期数据处理时人为选择剥蚀时间对Pb/U、Pb/Th比值造成的影响。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术的一种激光剥蚀分馏效应的校正方法，包括步骤如下：1)获得样品分析序列，对样品分析序列进行筛选，筛选出标样分析序列；2)选择拟合函数类型、兴趣核素比值及质谱仪核素强度数据的时间区间；3)获取标样-拟合函数参数的映射关系，采用上述步骤2)中选择的拟合函数类型，对上述步骤1)中的标样分析序列中的每一个标样的时间区间下的兴趣核素比值进行拟合，从而获得各个标样对应的拟合函数参数；4)根据距离样品最近的两个标样对应的拟合函数参数得到校正处理用参数，校正样品的兴趣核素比值数据，整合校正后样品的兴趣核素比值数据和其余核素强度数据，从而获得样品校正处理后的核素强度数据；5)整合原始质谱仪文件的质谱仪参数和上述步骤4)校正处理后的核素强度数据并保存。优选地，所述步骤1)中获得样品分析序列和标样分析序列之前还包括：获得原始质谱仪文件的路径，所述路径为存放原始质谱仪文件的文件夹路径；对原始质谱仪文件进行核素强度数据和质谱仪参数数据的识别，逐行读取原始质谱仪文件根据行数对质谱仪参数数据和核素强度数据进行划分；识别质谱仪参数数据中的文件创建时间。优选地，所述步骤1)中获取样品分析序列和标样分析序列具体包括：根据质谱仪参数数据中的文件创建时间，对读取的文件夹下所有原始质谱仪文件从老到新排序，获得以文件创建时间为索引的样品分析序列；输入标样名称中统一有的起始字符，即标样匹配符；遍历以文件创建时间为索引的样品分析序列中样品名称，根据标样匹配符来匹配各个样品，获得以文件创建时间为索引的标样分析序列。优选地，所述步骤2)中选择拟合函数类型、兴趣核素比值、质谱仪核素强度数据的时间区间具体包括：用户界面下，表格形式表示当前文件中的核素强度数据；遍历核素强度数据的表头信息，获得测试的所有核素，以列表形式保存并在用户界面下供使用者选择兴趣核素比值；用户界面下，根据使用者选择的兴趣核素比值，图像形式显示兴趣核素比值数据随着剥蚀时间变化的点线图，并在此图像上供使用者拖动选择剥蚀时间区间，便于后期待校正数据的选择；用户界面下，显示拟合函数类型，用户选择拟合函数类型。优选地，所述步骤2)中拟合函数类型包含：指数函数、线性函数、二次函数和三次函数。优选地，所述步骤3)具体包括：获取当前读取标样的待拟合核素比值数据，利用所述步骤2)中选择的剥蚀时间区间，对原始核素强度数据进行切片选区，获得待拟合核素比值数据；根据步骤2)中选择的兴趣核素比值，调用选择的拟合函数类型仅对待拟合核素比值数据的兴趣核素比值进行拟合，获得对应拟合函数的参数；建立标样和拟合函数参数的映射。优选地，所述步骤4)具体包括：根据上述步骤1)中的文件创建时间索引的样品分析序列，选择未知样品文件创建时间前后的两个标样对应的拟合函数参数，对该两个标样对应的拟合函数参数平均，获得校正使用参数；根据选择的时间区间，对未知样品的核素比值数据进行切片选择核素比值数据，以及根据选择兴趣核素比值，获得切片后的兴趣核素比值数据；对切片后的兴趣核素比值数据平均，获得兴趣核素比值数据的平均值；寻找最接近兴趣核素比值数据的平均值的剥蚀时间Ta；逐个计算时间选区内的其余剥蚀时间点T和Ta的差值△T，并根据拟合函数类型和校正使用参数，对原有的兴趣核素比值数据进行带入函数计算，逐个获得时间选区内其余剥蚀时间点上的兴趣核素比值数据；整合时间选区外未校正的核素强度数据和时间选区内校正处理后的兴趣核素比值数据，获得校正处理后的核素强度数据。优选地，所述步骤5)中的整合校正处理后的数据包括：将步骤4)所述的校正处理后的核素强度数据和原始质谱仪文件的质谱仪参数数据分隔方式、编码方式统一；整合校正处理后的核素强度数据和原始质谱仪参数数据；询问用户保存路径并进行整合后文件的存储。本专利技术的有益效果：激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪的U-Th-Pb年龄测量中，激光剥蚀进样引发的元素分馏效应是Pb/U和Pb/Th比值测定的最大障碍之一；本专利技术基于标样-样品间插法，利用函数拟合不同剥蚀时间下的标样的核素比值的测试值，得到相近两个标样的拟合函数参数来消除未知样品的核素比值测试数据的分馏变化，提高样品的Pb/U和Pb/Th比值精准度，从而消除、降低未知样品的激光剥蚀分馏效应。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。图2a为采用本专利技术方法处理前的样品和先后标样的原始质谱仪206Pb/238U核素比值数据示意图。图2b为采用本专利技术方法处理前的样品在图2a的三个时间选区下用标样标准化后的206Pb/238U核素比值数据示意图。图3a为采用本专利技术方法处理后的样品和先后标样的原始质谱仪206Pb/238U核素比值数据示意图。图3b为采用本专利技术方法处理后的样品在图3a的三个时间选区下用标样标准化后的206Pb/238U核素比值数据示意图。具体实施方式激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪的U-Th-Pb年龄测量中，激光剥蚀进样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光剥蚀分馏效应的校正方法，其特征在于，包括步骤如下：1）获得样品分析序列，对样品分析序列进行筛选，筛选出标样分析序列；2）选择拟合函数类型、兴趣核素比值及质谱仪核素强度数据的时间区间；3）获取标样‑拟合函数参数的映射关系，采用上述步骤2）中选择的拟合函数类型，对上述步骤1）中的标样分析序列中的每一个标样的时间区间下的兴趣核素比值数据进行拟合，从而获得各个标样对应的拟合函数参数；4）根据距离样品最近的两个标样对应的拟合函数参数得到校正处理用参数，校正样品的兴趣核素比值数据，整合校正后样品的兴趣核素比值数据和其余核素强度数据，从而获得样品校正处理后的核素强度数据；5）整合原始质谱仪文件的质谱仪参数和上述步骤4）校正处理后的核素强度数据并保存。

【技术特征摘要】
1.一种激光剥蚀分馏效应的校正方法，其特征在于，包括步骤如下：1）获得样品分析序列，对样品分析序列进行筛选，筛选出标样分析序列；2）选择拟合函数类型、兴趣核素比值及质谱仪核素强度数据的时间区间；3）获取标样-拟合函数参数的映射关系，采用上述步骤2）中选择的拟合函数类型，对上述步骤1）中的标样分析序列中的每一个标样的时间区间下的兴趣核素比值数据进行拟合，从而获得各个标样对应的拟合函数参数；4）根据距离样品最近的两个标样对应的拟合函数参数得到校正处理用参数，校正样品的兴趣核素比值数据，整合校正后样品的兴趣核素比值数据和其余核素强度数据，从而获得样品校正处理后的核素强度数据；5）整合原始质谱仪文件的质谱仪参数和上述步骤4）校正处理后的核素强度数据并保存。2.根据权利要求1所述的激光剥蚀分馏效应的校正方法，其特征在于，所述步骤1）中获得样品分析序列和标样分析序列之前还包括：获得原始质谱仪文件的路径，所述路径为存放原始质谱仪文件的文件夹路径；对原始质谱仪文件进行核素强度数据和质谱仪参数数据的识别，逐行读取原始质谱仪文件根据行数对质谱仪参数数据和核素强度数据进行划分；识别质谱仪参数数据中的文件创建时间。3.根据权利要求1所述的激光剥蚀分馏效应的校正方法，其特征在于，所述步骤1）中获取样品分析序列和标样分析序列具体包括：根据质谱仪参数数据中的文件创建时间，对读取的文件夹下所有原始质谱仪文件从老到新排序，获得以文件创建时间为索引的样品分析序列；输入标样名称中统一有的起始字符，即标样匹配符；遍历以文件创建时间为索引的样品分析序列中样品名称，根据标样匹配符来匹配各个样品，获得以文件创建时间为索引的标样分析序列。4.根据权利要求1或3所述的激光剥蚀分馏效应的校正方法，其特征在于，所述步骤2）中拟合函数类型包含：指数函数、线性函数、二次函数和三次函数。5.根据权利要求1或3所述的激光剥蚀分馏效应的校正方法，其特征在于，所述步骤2）中选择拟合函数类型、兴趣核素比值、质谱仪核素强度数据的时间区间具体包括：用户界面下，表格形式表示当前文件中的核素强度数据；遍...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莹刚，杨涛，朱志勇，陈永权，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32