利用PIXE和ICP-AES对蛇纹石原料及中国古代蛇纹石玉器的微量元素分析（英文）

以蛇纹石这一中国传统的玉材为对象,旨在通过微量元素含量分析来探索古代蛇纹石玉器原料的可能来源。采用无损的外束质子激发X射线荧光技术(PIXE)对来自中国几个典型矿区的蛇纹石样品主量元素和微量元素进行了分析。同时也采用有损的电感耦合等离子体原子发射光谱技术(ICP-AES)对这些蛇纹石样品的微量元素含量进行了比较分析。结果表明,两种分析方法所获取的蛇纹石微量元素含量趋势具有一致性,说明PIXE无损分析技术可以应用于蛇纹石的微量元素分析研究。讨论了蛇纹石的微量元素含量与地质成因之间的关系,这些蛇纹石的微量元素含量存在明显的差异,这种差异可以用来区分不同地质成因的蛇纹石。Ⅰ型地质成因的蛇纹石中微量元素中Ni含量较低,且几乎不含Cr和Co,而Ⅱ型地质成因的蛇纹石中则含有较高微量元素的Cr,Co和Ni。采用PIXE技术分析了来自浙江、江苏、河南、安徽和湖北等省出土的新石器时代至战国时期(4585BC—221BC)14个遗址或墓葬出土的18件蛇纹石玉器的化学成分,通过与两种地质成因类型蛇纹石的微量元素比较分析,初步推测了这些蛇纹石玉器原料的可能来源。以蛇纹石微量元素含量与地质成因类型之间的关系来探索古代蛇纹石玉器玉料可能的来源是一种有益的尝试。     

基于p-FTIR和p-XRF测试组合的大汶口文化蛇纹石质玉器无损检测及产地溯源分析

出土玉器溯源是探索华夏玉器文明起源与演化的关键所在,无损测试技术的进步推动了学术界对出土玉器产地溯源的研究,但至今为止,无损技术仍然是制约出土玉器溯源研究的瓶颈所在。利用便携红外光谱（portable Fourier transform infrared spectroscopy,p-FTIR, 带漫反射附件）+ 便携X射线荧光光谱（portable X-ray flourescence, p-XRF）技术组合对山东省文物与考古研究院发掘的大汶口文化出土蛇纹石质玉器的物相和化学组成进行了无损测试以及出土玉器产地溯源的探索。测试结果显示,大汶口文化的蛇纹石玉存在两种成因类型,其中7件玉器（M1005:3,M1006:4,M1013:12,M20:30,M11,T333:2B①：2,M49:04）属于超基性岩型,Fe,Cr和Ni含量较高,含较多磁铁矿包体,磁性较强,Cr/Ni值小于1且多数小于0.7,与现代泰山玉的产地特征基本一致,最大可能就地取材于附近的泰山山麓,为泰山玉的使用时间提前到5500年前的大汶口文化时期提供了重要的科学依据。另外4件玉器（M2004:1、B型环、M25：26、M26）具有低Fe,Cr和Ni含量,为富镁碳酸盐接触交代变质类型,其来源有待进一步研究确认。上述研究结果确认p-FTIR和p-XRF结合能够实现对考古现场及馆藏多数未知玉器材料的快速鉴定,具有无需制样、矿物类型和元素组成可相互验证、无荧光干扰等优点,对部分特定类型的蛇纹石质出土玉器/材料可进行产地来源分析,是一种有优势的出土玉器无损测试技术组合。     

浙江三个新石器时代遗址出土玉玦科技分析

玉玦是我国新石器时代广泛出现的一类重要玉器。环太湖流域新石器时代遗址中出土的大量玉玦,具有鲜明时代和地域特征,为探索中国玉文化起源和传播提供了重要实物。为获取环太湖流域新石器时代玉玦的基础材料学信息(如主要矿物组成、硬度等),以及探索玉料随时间演变规律和可能的原料来源,本文以浙江省境内3个代表性新石器时代遗址--田螺山、仙坛庙和江家山遗址出土的玉玦为研究对象,采用X射线衍射(XRD)和质子激发X射线荧光(PIXE)分析技术对其进行了无损分析检测。研究结果表明： 从河姆渡文化至崧泽文化晚期,所分析玉玦的主要组成矿物为萤石、迪开石、石英、白云母、透闪石和蛇纹石等,以萤石、玉髓和迪开石为主,且时代早于透闪石和蛇纹石。结合已有的研究成果,探讨了相关遗址出土玉玦的原料随时间变化特征、原料来源,以及玉玦的材料学特征与加工工艺之间的内在联系。     

安徽枞阳出土西周至战国时期青铜器的矿料来源研究

采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS),对枞阳境内出土西周至战国时期青铜器和汤家墩遗址出土炼渣中的铜颗粒进行微量元素原位无损分析,以探讨枞阳县境内出土青铜器的铜矿来源。结果表明,枞阳汤家墩遗址冶炼铜金属颗粒中的Co,As,Sb,Ag和Bi等元素含量较高,其微量元素特征不同于铜陵和铜绿山的冶炼金属铜;从西周至战国时期,枞阳青铜器所用铜矿来源比较稳定,主要来自汤家墩遗址周边的枞阳县境内,有少量器物的铜矿可能来自长江以南的铜陵地区;LA-ICP-MS可用于青铜器和古铜矿冶遗址炼渣中所夹杂铜颗粒的微量元素原位无损分析,从而为利用炼渣探讨古矿冶遗址冶炼金属产品的微量元素特征奠定了基础,对探讨三代青铜器的矿料来源研究具有重要的应用价值。     

拉曼光谱技术在中国古玉、古玉器鉴定和研究中的应用

激光拉曼光谱技术是应用于科技考古研究中的高技术之一,属于无损分析研究,但作为一种很好的无损分析方法它在中国古代玉器研究中的应用并不非常广泛。文章首先介绍了激光拉曼光谱技术的基本原理及近几年来国内外的最新进展,然后从矿物结构与拉曼特征峰之间的关系入手比较了目前国内外5种常见玉石的激光拉曼研究结果。然后分别通过对浙江良渚遗址和河南安阳殷墟遗址出土的4件中国古代玉器与新疆和田地区出产的软玉样品进行对比研究,成功地利用激光拉曼光谱技术对一批中国古代玉器进行了无损鉴定,从而阐明该项技术在中国古代玉器结构测试和材质鉴定中是一种很好的无损分析研究方法。最后,讨论了目前激光拉曼光谱技术在中国古玉和古代玉器研究中存在的局限性并对其发展前景进行了展望。     

ICP-AES法分析灵芝中的微量元素

采用湿法消解,ICP-AES法分析不同原料的两种灵芝子实体、灵芝子实体根部、灵芝混合物、灵芝破壁与不破壁孢子粉中的20种微量元素,Al,As,Ca,Cd,Co,Cr,Cu,Fe,Ce,Hg,K,Mg,Mn,Na,Ni,P,Pb,S,Se,Zn的含量.结果表明:不同灵芝样品中的矿物元素含量很丰富,其中元素K,Ca,Mg,Fe,Zn,P,S含量较高,主要存在的微量元素有:Cu,CO,Cr,Ni;具有潜在生理毒性的元素为Al,As,Hg,Pb,Cd,抗癌功效元素Se和Ge在所有灵芝样品中并未测得.孢子粉中重金属元素含量相对灵芝原料更低些,灵芝混合物中有添加的功效元素Fe和se,灵芝根部切片样品中的Ca,Cu,Zn含量与其他样品都要高,不同品种的灵芝原料中的微量元素含量存在一定的差异性.     

不同产地软玉的拉曼光谱分析及在古玉器无损研究中的应用

利用拉曼(Raman)光谱技术分别对中国新疆、青海、江苏、辽宁及韩国、俄罗斯、加拿大、新西兰和澳大利亚的软玉样品进行无损分析研究。首先利用拉曼光谱区分了透闪石型和阳起石型软玉, 并对软玉双链结构中Na+、K+对Ca2+以及Al3+对Si2+的不同置换程度引起低频区域特征峰的漂移进行分析, 同时还研究了表面状态和显微结构对674cm-1附近峰强的影响。最后利用拉曼(Raman)光谱技术结合质子激发X射线荧光(PIXE)和X射线衍射(XRD)对河南安阳殷墟遗址、河南省洛阳地区和浙江良渚遗址出土的9件中国古代玉器进行透闪石型软玉的矿相标定, 证明拉曼光谱在中国古玉器结构测试和材质鉴定中是一种很好的无损分析手段。     

拉曼光谱在薛家岗古玉测试分析中的应用

无损分析一直是玉器研究所追求的目标,文章将拉曼光谱技术应用于薛家岗文化遗址出土古玉的研究中,在确定古玉的主体矿物、不同类型斑晶及内含包裹体的组成等方面取得了很好的效果。结果表明：拉曼光谱作为一种无损测试方法,能够快速、准确地探测古玉表层及内部的信息,对古玉的鉴定和探讨其矿料来源的地质特征具有重要的指示意义。     

佛手与佛手瓜中微量元素的测定

采用高压硝化罐法硝化样品,用ICP-AES测定了佛手与佛手瓜中Ca、Mg、K、P、Fe、Se、Co、Cr、Ge、As、Ni、Mn 12种微量元素含量,方法回收率在94.0%-103%之间,相对标准偏差均小于2.16%.ICP-AES简单,快速,灵敏度高,准确性好,可多元素同时测定.比较佛手与佛手瓜中微量元素后发现,佛手中微量元素的含量高于佛手瓜.     

湖北随州曾侯乙墓出土玉器材质分析与产源初探

曾侯乙墓位于湖北省随州市郊,是二十世纪重大考古发现之一,其中出土玉石器数量达五百余件,且种类齐全、工艺精湛。利用现代测试仪器对这批玉石器进行全面而科学的鉴定,对于东周时期曾国用玉水平的研究具有重要的学术意义。为了探知曾侯乙墓出土玉器的玉料类型及透闪石玉料可能来源地,以其中的319件玉器为研究对象,采用宝石学与光谱学的研究思路和方法对这些样品进行无损测试。通过十倍放大镜及天平等常规宝石学检测仪器对样品的表面特征、受沁程度及种类做出初步判断,利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和X射线荧光光谱仪（XRF）快速、无损的分析出土玉器样品的矿物相及化学成分。研究结果表明,常规仪器测试结合红外光谱及X射线荧光光谱可以很好的区分出土玉器的材质,在曾侯乙墓出土的319件玉器中,有264件透闪石质玉器,43件大理岩石璧、8件云母质玉器、1件石英岩、1件萤石以及2件水晶环。XRF测试结果显示,透闪石炙玉占全部检测样品的82.8%,其主要化学成分为MgO约占20.03%～27.00%（平均值为24.46%）, SiO₂约56.31%～61.17%（平均值为58.99%）, CaO约14.25%～19.91%（平均值为15.42%）, Fe_TO约0.19%～2.06%（平均值为0.551%）,计算可知m（Mg）/m（Mg+Fe）的值在0.91~0.99之间,其测试结果范围与标准透闪石含量很接近,该批样品中未检测出阳起石质的软玉。其中,大部分优质透闪石质玉器均出土自主墓室,反映出当时人们的用玉水平及用玉习惯。根据已有研究结果,结合化学成分分析及部分具有特征风化皮层及戈壁料特征的样品,推测曾侯乙墓部分出土玉器的玉料来源于甘肃古玉矿。该结论为进一步研究曾国用玉制度和战国时期玉石之路提供了更多的研究资料。     

Comparison of trace elements analysis of nephrite samples from different deposits by PIXE and ICP‐AES

Comparing values of trace elements determined by external‐beam proton‐induced X‐ray emission (PIXE) and inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP‐AES) is important to find the provenience of raw materials of ancient nephrite artifacts, because most previous elemental characterizations of nephrite minerals were obtained by ICP‐AES, but PIXE presents the possibility of nondestructive analysis for largely and integrally ancient nephrite artifacts. In this work based on 12 nephrite minerals, it shows that the distribution of trace elements of nephrite samples both in PIXE and ICP‐AES data are generally consistent, although large differences exist in some elements. According to the trace elements, the two types of nephrite mineralization origins can be distinguished, determined by PIXE and ICP‐AES, respectively. Moreover, depending on the PIXE and ICP‐AES data, Sr can be regarded as fingerprint element of Xiaomeiling nephrite minerals, and the differentiation of Sr content between Xiaomeiling nephrite minerals and ancient nephrite artifacts from Liangzhu culture (3300–2300 bc ) is clear evidence that the raw materials of the artifacts are not from Xiaomeiling deposit. The nephrite minerals from Wenchuan deposit can be distinguished from other samples because of their high values of Mn/Fe. Therefore, the PIXE can be used with ICP‐AES to judge mineralization mechanism and find fingerprint elements of raw materials of ancient nephrite artifacts. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Application of PIXE for the determination of transition elements in the grouping study of archaeological clay potteries

Trace element concentrations play an important role in grouping and provenance studies of archaeological artifacts. Particle‐inducedX‐ray emission (PIXE) using low energy proton beams (1.5 and 3 MeV) from a tandem particle accelerator was used to analyze the ancient clay potteries collected from an ancient Buddhist site in India. Concentrations of 13 elements, including eight transition elements, were determined. The concentrations of transition elements were used for the grouping study by statistical cluster analysis according to the similar and dissimilar elemental distribution within the samples. Two International Atomic Energy Agency Reference Materials (RMs) were analyzed to validate the PIXE method. Two samples were analyzed by both PIXE and instrumental neutron activation analysis (INAA) as a part of quality assurance. Grouping results were used for preliminary provenance study. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

Quantitative major and trace elemental mapping by PIXE of concretionary pyrite from the Witwatersrand Basin,South Africa

Several concretionary pyrite grains displaying multiple, massive sulphide or silicate inclusion‐rich, annuli from two gold‐bearing reef horizons (Ventersdorp Contact Reef, Kimberley Reefs) in different parts of the Witwatersrand Basin were analysed by particle‐induced X‐ray emission (PIXE) and electron microprobe analysis (EMPA) for their major and trace element compositions. Both PIXE spot analysis and mapping of the distributions of major and trace elements were carried out, and EMPA was employed to obtain major element abundances for matrix corrections of PIXE analysis. Spatial analysis by PIXE is excellent in comparison with EMPA, as PIXE detection limits are lower by 1–2 orders of magnitude at comparable, short‐duration counting times (12 h for 4096 pixel analyses by PIXE). EMPA was successful in the identification of individual zones, for example on the basis of locally enriched minor elements Ni or As. This technique also provided essential standard‐based control on major element abundances for the standardless PIXE dynamic analysis. The compositional results obtained on concretionary pyrite grains by PIXE are distinctly different for each analysed grain, in terms of relative enrichment of certain minor and trace elements in specific zones. Gold was detected locally in the interiors of grains and/or along grain margins. The different results are discussed with regard to their possible meaning related to the origin of gold mineralization in the Witwatersrand ore deposit. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

应用ICP-MS研究甲哌鎓对转Bt基因抗虫棉棉籽中无机元素含量的影响

应用ICP-MS系统检测了甲哌鎓处理对转Bt基因抗虫棉棉籽中各种无机元素含量的影响,结果表明：ICP-MS可以迅速、有效地检测出棉籽中54种无机元素的含量。其中K,P,Mg,Ca,Na五种人体必需宏量元素,含量范围为138.3～13 835.1 μg·g-1;14种人体必需微量元素含量范围为14.2 ng·g-1～81.7 μg·g-1,从高到低依次为Si,B,Mn,Sr,Zn,Ni,Cu,Mo,Fe,Co,Se,V,I,Sn;五种重金属元素含量范围为0.1～455.3 ng·g-1,从高到低依次为Pb,Cd,Cr,As,Hg;甲哌鎓处理显著降低了人体必需宏量元素Ca、微量元素Fe,Si,Mn,Co,Ni,Cu,I含量;重金属Pb,Cd和Cr含量分别降低68%,67%和54%,均达显著水平, 对其他宏量、微量元素无显著影响。对于棉籽中的其他30种元素,甲哌鎓处理显著提高了La等八种元素、降低了W等七种元素含量。这些结果表明,甲哌鎓处理一定程度上增加了棉籽作为食油用的安全性。     

ICP-MS法测定不同采收时间宽叶荨麻中微量元素含量

采用微波消解,ICP-MS法分析不同采收时间宽叶荨麻中18种微量元素Al,Ba,Ca,Co,Cr,Cu,Fe,K,Li,Mg,Mn,Mo,Na,Ni,P,Pb,S和Zn的含量。该方法的相对标准偏差在1.2%～5.3%之间,加标回收率在95.4%～101.2%之间。结果表明宽叶荨麻中K,P,S,Ca,Na含量较高;Fe,Mg,Mn,Zn含量次之;有潜在生理毒性的元素Al,Cr,Pb的含量较低,并且在宽叶荨麻中微量元素呈现明显的季节性动态变化,此结果为进一步研究宽叶荨麻药理药效与微量元素的关系以及更好的开发这一资源提供理论数据。     

原子吸收法测定脑活素类药物中十种金属元素含量

利用火焰原子吸收分光光度法直接测定八种不同品牌的脑活素类生物制剂中镁、钾、钙、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌的含量。统计学处理分析结果表明：七种国产品牌制剂与奥地利脑活素的金属元素比较,存在不同程度的差异。探讨了药效与金属元素的相关性,分析了微量元素在脑活素类物生制剂中所起的作用,为临床合理选用药物提供了有用数据。     

Studies on the composition of ancient Indian punch‐marked silver coins

Punch‐marked coins are the oldest known numismatic objects used in ancient India. Seven punch‐marked silver coins were analysed by using the non‐destructive multi‐elemental PIXE technique. A 3 MeV proton beam from a pelletron accelerator was used for irradiation of these samples to obtain the spectral data and GUPIX software was employed to derive the elemental concentrations. The results reveals that silver, copper, gold and lead are significant constituents of the punch‐marked silver coins and there are also traces of elements such as Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, As and Y, which seems to imply that PIXE can be used effectively for the non‐destructive quantitative analysis of ancient coins. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定白酒中23种微量元素

应用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)建立了定量分析江西白酒中As,Ba,Co,Ni,Cu,Be,Sr,Cr,Mn,Li,P,Se,Pb,Bi,Cd,B,Zn,Mg,Fe,K,Na,Ca,Al等23种微量元素的新方法。考察了不同地域生产的白酒以及同一厂家生产的不同酒精度和品质白酒中微量元素含量的差别。白酒经少量硝酸消化,样品消解完全,可以满足ICP-AES检测的要求。结果的相对标准偏差为0～5.81%,加标回收率为90.5%～107.6%,方法具有较好的准确度和精密度。研究结果可作为进一步探讨白酒质量与微量元素之间关联性的参考。