[发明专利]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

权利要求书

1.一种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，其特征在于：

基于操作界面模块，软硬件通讯模块、探测设备移动控制模块、探测设备、多通道数据分析模块、数据定性定量分析模块、数据图像处理模块、样品表面几何特征采集分析模块和样品表面漫反射校正模块实现，探测设备包括X射线光管及控制器一、X射线透镜及控制器二、X荧光能谱接收器及控制器三；

操作界面模块通过软硬件通讯模块分别与探测设备移动控制模块、X射线光管及控制器一、X射线透镜及控制器二、X荧光能谱接收器及控制器三相连；操作界面模块还与多通道数据分析模块、数据定性定量分析模块、数据图像处理模块、样品表面几何特征采集分析模块和样品表面漫反射校正模块相连；操作界面模块进行控制信息的配置和数据处理，并且直接接收多通道数据分析模块的分析数据，通过软硬件通讯模块与其他模块相连并对各模块进行控制；

探测设备移动控制模块是指空间及角度可调运动控制器，X射线光管及控制器一包括X光发射器及X光管的电流电压控制单元，该单元可以根据分析样品所测元素的特征，确定X光发射器发射的强度和波长；X射线透镜及控制器二聚焦X光射线并调整透镜与样品的距离，以在样品表面形成光斑；X荧光能谱接收器及控制器三用于采集X光数据并通过多通道数据分析模块发送至操作界面模块；多通道数据分析模块用于将检测过程中所有采集到的数据上传到操作界面模块，样品表面漫反射校正模块对样品的所有侧面及不规则表面型扫描分析，对检测结果进行校正；

该分析方法包括如下步骤：

S1，将化石或文物样品固定，通过数据图像处理模块和/或样品表面几何特征采集分析模块检测样品的位置和表面特征，通过操作界面模块生成样品立体几何模型；

S2，操作界面模块根据样品的立体几何模型选择待测样品所需分析的空间范围或模型的表面区域；

S3，人工手动选择或者操作界面模块根据确定的待测空间范围或表面区域设置测量参数，包括探测设备的运行轨迹、检测位点和可达微米级的X射线聚焦的光斑直径，该测量参数针对各执行器，将测量参数发送至探测设备移动控制模块、X射线光管及控制器一、X射线透镜及控制器二、X荧光能谱接收器及控制器三；

确定测量参数时，采用样品表面漫反射校正模块对X荧光测量的漫反射偏差进行校正，样品表面漫反射校正模块以非破坏性激光束照射到样品表面，通过该光束在样品表面的反射特征获得漫反射及角度散射的衰减特征参数，反射特征通过传感器接收反射强度确定，从而对X荧光测量中的表面特征干扰进行校正，当X荧光接收器无法到达所测表面的法线方向时，漫反射校正模块对非法线方向的数据接收进行校正；

S4，根据设定的运行轨迹上的每个分析点的元素特征谱线，给出选定所需了解的元素的含量，并根据所测面或整个固体样品表面上每个点的元素含量获得该样品所测表面、待测区域或完整样品表面的元素含量的表面空间分布特征；

其中，S1中将样品固定在样品台上，通过数据图像处理模块和/或样品表面几何特征采集分析模块检测样品的位置、立体图像和形状特征；S2中通过人工手动选择或通过操作界面模块自动选择待测样品所需分析的空间范围或模型的表面区域。

2.根据权利要求1所述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，其特征在于：样品表面几何特征采集分析模块包括激光雷达或激光测距仪，激光雷达或激光测距仪通过激光与样品表面的距离确定样品表面各处位置信息，将接收到的数据传输至操作界面模块进行数据处理，从而获得该样品的立体几何模型。

3.根据权利要求1所述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，其特征在于：S3中通过操作界面模块或人工设置的测量参数包括探测设备移动控制模块、X射线光管及控制器一、X射线透镜及控制器二、X荧光能谱接收器及控制器三的参数并将测量参数通过软硬件通讯模块传输至对应模块，X射线光管及控制器一、X射线透镜及控制器二、X荧光能谱接收器及控制器三分别设置在探测设备移动控制模块的前端并受探测设备移动控制模块控制；探测设备移动控制模块控制X射线透镜的聚焦光斑大小、X荧光能谱接收器及控制器三移动至待测样品的表面法线方向、调整X荧光能谱接收器及控制器三与待测样品之间的距离以及在空间中不同方向进行运动。