现代地球科学测试技术全册配套完整教学课件
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现代地球科学测试技术
电子探针（EPMA）、电感耦合等离子发射光谱（ICP-AES）、电感耦合等离子质谱（ICP-MS）、流体包裹体的列表对比。（实在不知道考什么细节，故只能做个表来帮助大家稍微理一理大概，至于细节看来还是要考自己多看看罗，师爷无能为力啊。。。。。。）
所有样品都是液体进样，对固体样品一般用酸溶法，少用碱熔融法；对于气体样品进行分离提纯、对于有机样品有湿法和干法
与ICP-AES类似
对于不同的方法应用其制片的要求及步骤有不同。浏览一下即可（个人觉得如此）
特点
微区微量、简便快捷、适用范围宽，准确度高、有多种分析方式、不损坏样品
多元素同时检测、分析快速、检出限低、准确性高、试样消耗少、标准曲线范围宽
流体包裹体是矿物结晶生长过程中同时或之后被捕获的，且之后封闭。能够反映流体性质、及矿物形成的物理化学条件
应用对象精度
一般用于测主量元素。空间分辨率>=10nm；分析检测极限100-10ppm
一般用于测微量元素。检测限可达ppb级，相对标准误差3%-6%
比ICP-AES检测限低两个数量级，精度高
——————
多元素同时检测、分析快速、检出限低、准确性高、试样消耗少、标准曲线范围宽
------------
应用
定性确定样品所含元素种类、定量的确定样品所含元素的含量、确定某一方向或某一区域某一元素或某些元素的含量相对变化，从而判断其赋存状态，从而分析演化历史（如银边结构实例）
地球化学样品测定（多元素分析，单矿物分析，稀土元素测定、油类分析）、环境样品分析（水样、土样、大气样、生物样等）、农业、食品、石油、高分子、医学等方面。
方法
定性分析、定量分析、线分析、面分析、相分析等
定性、定量分析（标准曲线法、内插法）
所有样品都是液体进样，对固体样品一般用酸溶法，少用碱熔融法；对于气体样品进行分离提纯、对于有机样品有湿法和干法
与ICP-AES类似
对于不同的方法应用其制片的要求及步骤有不同。浏览一下即可（个人觉得如此）
特点
微区微量、简便快捷、适用范围宽，准确度高、有多种分析方式、不损坏样品
多元素同时检测、分析快速、检出限低、准确性高、试样消耗少、标准曲线范围宽
流体包裹体是矿物结晶生长过程中同时或之后被捕获的，且之后封闭。能够反映流体性质、及矿物形成的物理化学条件
应用对象精度
一般用于测主量元素。空间分辨率>=10nm；分析检测极限100-10ppm
一般用于测微量元素。检测限可达ppb级，相对标准误差3%-6%
比ICP-AES检测限低两个数量级，精度高
——————
多元素同时检测、分析快速、检出限低、准确性高、试样消耗少、标准曲线范围宽
------------
应用
定性确定样品所含元素种类、定量的确定样品所含元素的含量、确定某一方向或某一区域某一元素或某些元素的含量相对变化，从而判断其赋存状态，从而分析演化历史（如银边结构实例）
地球化学样品测定（多元素分析，单矿物分析，稀土元素测定、油类分析）、环境样品分析（水样、土样、大气样、生物样等）、农业、食品、石油、高分子、医学等方面。
方法
定性分析、定量分析、线分析、面分析、相分析等
定性、定量分析（标准曲线法、内插法）
地球科学测试技术课件 第三章 EMPA
Kfs
64.49 19.42 0.23 0.15 15.15 bdl bdl 99.44
Kfs
63.23 19.43 0.79 0.12 15.89 bdl 0.02 99.47
电子探针分析通常有两种方法，即： 波长色散法和能量色散法。一般的电子 探针分析是指前一种分析方法，后一种 分析方法的定量分析精度较差，但速度 较快。
与分光晶体有关 , ~5eV 与能量有关， 135~150eV(5.9keV)
~50000cps
与分辩率有关,
(在一条谱线上)
最佳时,<2000cps
±1~2%
<±5%
平整 光滑 > 10min 少
较粗糙表面也适宜
2~3min
主要包括: 逃逸峰 峰重叠 电子束散射 铍窗吸收效应
最小束斑直径 探测极限
~ 200nm 0.01~0.1%
~ 5nm 0.1~0.5%
电子探针点分析
将电子束照射在样品的某一个固定点上， 对所产生的特征X射线进行定性或定量分 析，称为点分析。
电子探针线分析(line analysis)
当具有一定能量的电子束作用在固体样品 上时，可使样品中作用点的元素电离，这时 外层电子将向内层跃迁，同时释放出具有特 征波长或能量的X射线，它的强度直接反映 了样品中作用点的元素的含量，如果使电子 束沿某条线扫描，则激发的X射线应该代表 所扫描的线域上的元素的变化情况，这就是 线扫描技术。每条扫描线反映一个元素的状 况。
扫描电镜
电子探针
电子探针仪分析特性：
1、综合了电子显微镜和X射线荧光光谱分析 的技术；
2、可对试样微区测定，分析原子序数4-92的 元素；
3、分析区域小---微区分析，一般是几个微米， 既可以进行单点微区分析，又可以给出元素 在线上、面上的分布状态；
【精选】现代检测技术检测技术概述PPT实用资料
以及对传感器体积和整个检测系统的成本等的限制 检测系统中形式最多样、与被测对象关联最密切的部分
2、信号变换部分
检出信号 适合于分析和处理的信号 信号调理电路
阻抗变换 ---- 输出阻抗很高时； 信号放大 ---- 输出信号微弱时； 噪声抑制 ---- 信号淹没在噪声中； 电压/电流（V/A）转换 ---- 需要电流输出时； 模拟/数字（A/D）转换 ---- 需要输出数字信号时 目的： 1）对传感器的输出量变换成易于处理或放大的量
目标变量（关系）自变量 （直接测量）
2、偏移法与零位法测量
1）偏移法 --- 完全从被测量中获得信号转换所需能量
例：弹簧秤
2）零位法 --- 不从信号源获得能量
高精度测量
例：天平称量物体
3、差分式测量
结构：对称结构的两个传感器，
被测量反对称作用在两个传感器上
作用：消除干扰的影响 测量原理线性化、 提高灵敏度
2）输出的电信号一般较微弱： 电压 ---- 毫伏级、微伏级；电流 ---- 毫安级、纳安级
3）输出信号与噪声混杂在一起 ---- 传感器内部噪声 传感器的信噪比小、输出信号弱 ---- 信号淹没在噪声中
4）传感器的输出特性呈线性或非线性 5）外界环境的变化会影响传感器的输出特性 选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件
2） 消除或抑制传感器输出量中的无用信号
可实现实时数据处理（传感器和数据处理电路集成）
信息获取
转换
（信号检出部分） （信号变换部分）
显示和处理
（分析处理部分、 通信接口及总线）
1、信号检出部分
传感器（Sensor）---- 检出功能的器件 信号提取（被测量）、传输（信号变换部分）
2、信号变换部分
检出信号 适合于分析和处理的信号 信号调理电路
阻抗变换 ---- 输出阻抗很高时； 信号放大 ---- 输出信号微弱时； 噪声抑制 ---- 信号淹没在噪声中； 电压/电流（V/A）转换 ---- 需要电流输出时； 模拟/数字（A/D）转换 ---- 需要输出数字信号时 目的： 1）对传感器的输出量变换成易于处理或放大的量
目标变量（关系）自变量 （直接测量）
2、偏移法与零位法测量
1）偏移法 --- 完全从被测量中获得信号转换所需能量
例：弹簧秤
2）零位法 --- 不从信号源获得能量
高精度测量
例：天平称量物体
3、差分式测量
结构：对称结构的两个传感器，
被测量反对称作用在两个传感器上
作用：消除干扰的影响 测量原理线性化、 提高灵敏度
2）输出的电信号一般较微弱： 电压 ---- 毫伏级、微伏级；电流 ---- 毫安级、纳安级
3）输出信号与噪声混杂在一起 ---- 传感器内部噪声 传感器的信噪比小、输出信号弱 ---- 信号淹没在噪声中
4）传感器的输出特性呈线性或非线性 5）外界环境的变化会影响传感器的输出特性 选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件
2） 消除或抑制传感器输出量中的无用信号
可实现实时数据处理（传感器和数据处理电路集成）
信息获取
转换
（信号检出部分） （信号变换部分）
显示和处理
（分析处理部分、 通信接口及总线）
1、信号检出部分
传感器（Sensor）---- 检出功能的器件 信号提取（被测量）、传输（信号变换部分）
现代测试技术讲义PPT.
种相平 衡过程
简历的结构在很大程度上反映了应聘者组织和沟通能力。结构合理的简历都比较简练，一般不超过两页。通常应聘煮 了强调自己近期
瑞利分馏——由各种瑞利过程引起的同 的工作，书写教育背景和工作经历时往往采取从现在到过去的时间排列方式。相关经历常被突出表述。其实，书写简历并没有一定规
格，只要通顺易懂即可。
研究这两种作用是稳定同位素地质研究的一个重要组成 部分。
一、同位素分馏
（一）同位素分馏——是指在一系统中，元素的 同位素以不同的比值分配到两种物质或物相中 的现象。
一种元素的各同位素由于其质量差异而 引起物理—化学性质差异，因此在物理—化学 和生物化学过程中，这种差异使共存于同一体 系中的某种物质富集较轻的同位素，而另一种 物质富集较重的同位素；
第二章 同位素地球化学的基本原理
§ 2.1 基本概念 § 2.2 同位素组成的变化机理 § 2-3 同位素组成及表示方法
§ 2.1 基本概念
1、 同位素——指原子核内质子数相同，中子数不同的 一类原子，由于这些原子的质子数相同，因而具有基 本相同的化学性质，在化学元素周期表中占有同一位 置。
2、 同位素分类 （1） 放射性同位素——原子核不稳定，能自发
例如，高温下H2S，SO2共存体系中（封闭）同 位素交换反应使SO2富集较重的34S，H2S富 集较轻的32S。
（二）两种物质间同位素分馏的程度以同 位素分馏系数α 表示，分馏系数又称分离系数。
同位素分馏系数——两种物质间同位素分 馏的程度又称为分馏系数。
αA-B = RA / RB RA , RB 分别表示两种物质 中的同位素比值。
（2）重元素的稳定同位素地球化学
锶 Sr、钕 Nd、铅Pb等质量较大， 87
现代测量技术-4[1]
![现代测量技术-4[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/add7adc401f69e3142329480.png)
脉冲 输出
电源 公共端
精密电荷 分配器
频率/电压转换
失调电压 调整
频
率
输
精密电荷 自适应式
入
分配器 滤波器
比较器
参
考
输
原理：频率电压从比较器输入，电容器将交替地
入
由精密参考电压充电并通过下一级放大器的汇流
电放电。每一个充电/放电周期都有固定数量的电
荷受到控制。输入频率越高，流入汇流点的平均
汇
电流就越大。然后再有电流放大器的反馈电阻完
第四章 信号的传输
程晓舫 中国科学技术大学 工程科学学院 热科学和能源工程系
§4 信号的传输
§4.1 概述 §4.2 信号的传输 §4.3 干扰 §4.4 本章小结
§4.1 概述
怎样传输电信号？
流动：
• 通过信号自身的运动，从一处到达另一处
波动：
• 通过第三方不断接替，使信号从一处到达另一处
哪些电信号能够被传输
传输介质
与电磁有关的介质：电缆、空间 与电磁无关的介质：光缆
传输调理
数字调理； 频率调理； 电光调理。
§4.3 干扰
§4.3.1概述 §4.3.2干扰的产生和耦合的一般形式 §4.3.3传导干扰的耦合和抑制 §4.3.4共阻抗干扰的耦合和抑制 §4.3.5电场干扰的耦合和抑制 §4.3.6电感干扰的耦合和抑制 §4.3.7小结
电器设备干扰
放电干扰
• 电晕放电：15kHz-400MHz，主要对低频产生影响 • 辉光（气体）放电：超高频，几十微伏到几十毫伏 • 弧光（金属雾）放电：0.15-150MHz，100-1000微伏 • 火花放电：0.15-150MHz，几百-几千微伏
电器开关通断干扰
电源 公共端
精密电荷 分配器
频率/电压转换
失调电压 调整
频
率
输
精密电荷 自适应式
入
分配器 滤波器
比较器
参
考
输
原理：频率电压从比较器输入，电容器将交替地
入
由精密参考电压充电并通过下一级放大器的汇流
电放电。每一个充电/放电周期都有固定数量的电
荷受到控制。输入频率越高，流入汇流点的平均
汇
电流就越大。然后再有电流放大器的反馈电阻完
第四章 信号的传输
程晓舫 中国科学技术大学 工程科学学院 热科学和能源工程系
§4 信号的传输
§4.1 概述 §4.2 信号的传输 §4.3 干扰 §4.4 本章小结
§4.1 概述
怎样传输电信号？
流动：
• 通过信号自身的运动，从一处到达另一处
波动：
• 通过第三方不断接替，使信号从一处到达另一处
哪些电信号能够被传输
传输介质
与电磁有关的介质：电缆、空间 与电磁无关的介质：光缆
传输调理
数字调理； 频率调理； 电光调理。
§4.3 干扰
§4.3.1概述 §4.3.2干扰的产生和耦合的一般形式 §4.3.3传导干扰的耦合和抑制 §4.3.4共阻抗干扰的耦合和抑制 §4.3.5电场干扰的耦合和抑制 §4.3.6电感干扰的耦合和抑制 §4.3.7小结
电器设备干扰
放电干扰
• 电晕放电：15kHz-400MHz，主要对低频产生影响 • 辉光（气体）放电：超高频，几十微伏到几十毫伏 • 弧光（金属雾）放电：0.15-150MHz，100-1000微伏 • 火花放电：0.15-150MHz，几百-几千微伏
电器开关通断干扰
精品文档-现代测试技术(何广军)-005
例如, 锗的Eg为0.7电子伏, 则可计算出其λ0=1.8 μm , 即锗从波长为1.8 μm的红外光处就开始显示光电导特性, 因此锗可
用来检测可见光和红外辐射。
第5章 传感器技术
一般而言, 本征半导体(纯半导体)的临界波长大于掺 杂半导体。当光电导元件在一定强度的光的连续照射下, 元件 达到平衡状态时,
பைடு நூலகம்
从微观上看光照射物体这种现象, 其实质相当于具有能量
E的光子不断轰击物体的表面, 在这种情况下, 物体表面的电子吸
收了入射的光子能量后, 将其转化为克服物质对电子的束缚所做的
功, 而另一部分则转化为逸出电子的动能。如果光子的能量E大于
电子的逸出功A(逸出功A也称为功函数, 是一个电子从金属或半导
体 料表的面表逸面出状时态克有服关表),面则势电垒子所逸需出做。的若功逸,出其电值子与的材动料能有为关v,m02
光的频率低于红限频率时, 不论光强多大, 都不会产生光电发射现
象。反之, 入射光频率高于红限频率, 即使微弱的光强也会有电子
发射出来。
假设入射光的光频为ν, 光功率为P, 则每秒钟到达的光
子数为P/(hν), 假设这些光子中只有一部分(η)能激发电子, 则
可以简单估算出入射光在光电面激发的光电流密度 eP
(2) 按信号变换特征来分, 可以分为物性型传感器和结 构型传感器。所谓物性型传感器, 是利用敏感器件材料本身物理 性质的变化来实现信号检测的。例如, 利用水银温度计测温, 是 利用了水银的热胀冷缩的性质。所谓结构型传感器, 则是通过传 感器本身结构参数的变化来实现信号转换的。例如, 电容式传感 器利用了极板间距离的变化会引起电容量的变化这一性质。
第5章 传感器技术
现代测试技术课件 01_绪论
传统编程语言 .Visual C++ .Visual Basic .C++ Builder .Delphi等等
PC机/工作站
(1) PC-DAQ数据采集卡
利用计算机扩展槽和外部接口，将信号测量硬件设计为计算机插 卡或外部设备，直接插接在计算机上，再配上相应的应用软件， 组成计算机虚拟仪器测试系统。这是目前应用得最为广泛的一种 计算机虚拟仪器组成形式。这类卡按功能可分为A/D卡、D/A卡、 数字I/O卡、信号调理卡、图象采集卡、运动控制卡等。
记录显示仪器：对信号进行记录、显示等。
（2）标准通用接口型
各种仪器模块由数据总线通过标准接口卡组成大型 测试系统。包括RS232、GPIB、VXI、PXI等总线。以 GPIB总线为例说明标准通用接口测试系统框图：
数据总线
GPIB 接口 卡 仪 器 n 子 系 统 计 算 机
仪 器 1 子 系 统
仪 器 2 子 系 统
香港理工AGV模型
（1）工业自动化中的应用 c) 生产加工过程监测
切削力传感器，加工 噪声传感器，超声波 测距传感器、红外接 近开关传感器等。
密歇根大学数字化工厂
（2）流程工业设备运行状态监控
在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上 扬子石化50MW热电机组监测系统 设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在 阳逻电厂300MW汽轮机组监测系统 荆门电厂200MW机组监测系统 线监测系统。
现代测试技术
主讲：丁晖 实验：孔忻 郭福田 汤晓君 白洁 骆一平
课程基本情况
院级平台课程，省级精品课程；
1996年设立，面向电气工程学院本科生授课；
课内学时：32学时，实验学时：16学时；
地球科学测试技术第三章 EMPA
电磁透镜：分聚光镜和物镜。聚光镜是控制束流和缩小电子 束的直径，使电子枪发射出来的直径为20-50微米的电子束 缩小成几十分之一至一百几十分之一。物镜也可将电子束缩 小，但主要是调节电子束的焦距，使之聚焦于样品上。
扫描线圈、光阑和消象散器：扫描线圈能使电子束在样品表 面进行扫描，电子束可在样品表面X、Y轴方向进行面扫描 和线扫描。光阑的作用是用于挡住部分电子束，使电子束的 直径变小，同时亦可减少电子束的色差。消象散器用于电子 束的象散调节，以获得图象。
一、电子探针分析概述
东华理工大学 电子探针（JXA-8100）
电子束微区分析技术 指的是以细聚焦电子束为激发源，进行物质 组分和物体表面形态分析的物理测试手段。 代表性仪器有电子探针和电子显微镜。
电子探针是电子探针X射线显微分析仪 (Electron Probe X-ray Micro-Analyzer， EPMA)的简称,是运用电子所形成的探测针( 细电子束)作为X射线的激发源来进行显微X 射线分析的设备。
电子探针主要侧重于元素的定性、定量分析 方面的物质组分的研究
电子显微镜则侧重于物体表面形态的分析和 研究
电子探针测试功能较全，样品需磨制较平 的薄片、光片，分析时电子束与样品垂 直，可进行定性-定量分析，背散射、 二次电子图象。
扫描电子显微镜简介
(scanning electron microscope) 扫描电子显微镜（SEM）的出现要比电子探针 早得多，可以说正因为有了扫描电镜，才有了电 子探针。1935年，Knoll首次提出扫描电镜的基本 原理。第一台扫描电镜的试制品出现于1938年， 但第一台商品化扫描电镜是英国剑桥仪器公司生 产的“立体扫描(stereoscan)电子显微镜”，分辨 率为50nm，出现于1965年。
扫描线圈、光阑和消象散器：扫描线圈能使电子束在样品表 面进行扫描，电子束可在样品表面X、Y轴方向进行面扫描 和线扫描。光阑的作用是用于挡住部分电子束，使电子束的 直径变小，同时亦可减少电子束的色差。消象散器用于电子 束的象散调节，以获得图象。
一、电子探针分析概述
东华理工大学 电子探针（JXA-8100）
电子束微区分析技术 指的是以细聚焦电子束为激发源，进行物质 组分和物体表面形态分析的物理测试手段。 代表性仪器有电子探针和电子显微镜。
电子探针是电子探针X射线显微分析仪 (Electron Probe X-ray Micro-Analyzer， EPMA)的简称,是运用电子所形成的探测针( 细电子束)作为X射线的激发源来进行显微X 射线分析的设备。
电子探针主要侧重于元素的定性、定量分析 方面的物质组分的研究
电子显微镜则侧重于物体表面形态的分析和 研究
电子探针测试功能较全，样品需磨制较平 的薄片、光片，分析时电子束与样品垂 直，可进行定性-定量分析，背散射、 二次电子图象。
扫描电子显微镜简介
(scanning electron microscope) 扫描电子显微镜（SEM）的出现要比电子探针 早得多，可以说正因为有了扫描电镜，才有了电 子探针。1935年，Knoll首次提出扫描电镜的基本 原理。第一台扫描电镜的试制品出现于1938年， 但第一台商品化扫描电镜是英国剑桥仪器公司生 产的“立体扫描(stereoscan)电子显微镜”，分辨 率为50nm，出现于1965年。
第五章 现代检测技术(共10张PPT)
化技软术、测其核量心技是图术形化按编程其开建发环模境（方La法bVI可EW）分、为Lab机wind理ow建s/CV模I、和标准非AN机SCI理语言建、P模CI时钟和触发控制、数据采集（PXI、PCI
）、数据采集卡等。
（由即VX（基I总于线即过构程成基数的据虚于建拟模仪过）器。程系统数据建模）。具体来说建模可分为：机理
也可将虚拟仪器概括为：由计算机、应用软件和仪器硬件三大部
分组成，且在仪器仪表中最大限度地用软件代替硬件。
二、虚拟仪器的构成
图5-1 虚拟仪器的基本组成
所建模型和实际对象间存在误差，如果误差大于工艺允许的 能通过其他检测手段得到过程变量估计值以对软测量模型进行校验，并根据两者偏差确定数学模型校正与否； 性，使其对象特性和工作点会不可避免的发生变化和漂移，
2.尚存在的问题 第二节 虚拟仪器技术
第二节 虚拟仪器技术
软保测持•量 一技定软术的按精测其度建的量模软技方测法量术可模分型的为的机问发理题展建还模没依和有非理赖机想理的于建解模决两方个案。基本问题的解决： 工业实际可装置计在运算行过性程与中，实由于时过程性的随问机噪题声和。不确定
解（：2）建经软过测模分量析、技可术知回的湿通蒸归用汽性干分度的析在、线自状动测态量主估要依计赖于、给水模式识别、人工神经网络、 保第持二模一 节定虚糊的拟精数仪度器的学技软术测、量模相型的关问分题还析没有和理想现的解代决方非案。线性信息处理技术等。
四、 软测量技术应用举例 第二节 虚拟仪器技术
4． 测量模型修正 工业实际装置在运行过程中，由于过程的随机噪声和不确定
据进行重新建模，也可以通过闭环校正进行数学模型的修正。
三、软测量技术的应用
1． 软测量技术的应用条件
•通过软测量技术所得到的过程变量估计值必须在工艺过程所允许的精
）、数据采集卡等。
（由即VX（基I总于线即过构程成基数的据虚于建拟模仪过）器。程系统数据建模）。具体来说建模可分为：机理
也可将虚拟仪器概括为：由计算机、应用软件和仪器硬件三大部
分组成，且在仪器仪表中最大限度地用软件代替硬件。
二、虚拟仪器的构成
图5-1 虚拟仪器的基本组成
所建模型和实际对象间存在误差，如果误差大于工艺允许的 能通过其他检测手段得到过程变量估计值以对软测量模型进行校验，并根据两者偏差确定数学模型校正与否； 性，使其对象特性和工作点会不可避免的发生变化和漂移，
2.尚存在的问题 第二节 虚拟仪器技术
第二节 虚拟仪器技术
软保测持•量 一技定软术的按精测其度建的量模软技方测法量术可模分型的为的机问发理题展建还模没依和有非理赖机想理的于建解模决两方个案。基本问题的解决： 工业实际可装置计在运算行过性程与中，实由于时过程性的随问机噪题声和。不确定
解（：2）建经软过测模分量析、技可术知回的湿通蒸归用汽性干分度的析在、线自状动测态量主估要依计赖于、给水模式识别、人工神经网络、 保第持二模一 节定虚糊的拟精数仪度器的学技软术测、量模相型的关问分题还析没有和理想现的解代决方非案。线性信息处理技术等。
四、 软测量技术应用举例 第二节 虚拟仪器技术
4． 测量模型修正 工业实际装置在运行过程中，由于过程的随机噪声和不确定
据进行重新建模，也可以通过闭环校正进行数学模型的修正。
三、软测量技术的应用
1． 软测量技术的应用条件
•通过软测量技术所得到的过程变量估计值必须在工艺过程所允许的精
现代检测技术PPT.
特点： 简单实用， 需要大量的样本(数据)，对测量误差较为敏感。 所建立的模型具有一定的应用范围限制(外延性不好)。
以最小二乘原理为基础的一元和多元线性回归技术目 前已相当成熟，常用于线性模型的拟合。
③ 基于神经网络方法
基于人工神经网络的软测量是近年来研究最多、发展Biblioteka 快和应用范围很广泛的一种软测量技术。
3）测量数据处理 软测量结果的可靠性在很大程度上依赖于测量数据的准
确性和有效性，因此，数据处理是软测量技术应用的一个 重要方面。 基本内容：数据校正、数据变换 ①数据校正 a. 随机误差处理 常用方法： 滤波法：
高通、低通，数据平滑。 数据协调技术
基于平衡关系建立以估计值与测量值的方差为最小的优 化估计模型，为测量数据提供一个最优估计，并据此检测 数据误差。
现代检测技术
优选现代检测技术
技术基础 硬件基础：
新材料、新传感器件的开发。 精密机械、微电子技术的发展。 基础理论和技术： 应用物理、应用化学、材料科学、生物科学领域的基本 理论及科研成果； 软件基础： 包括微处理器系统在内的微电子技术、通信技术、数据 处理技术、计算机软件技术、参数估计和识别技术，数 据融合技术。 应用方法： 基于测量机理或模型辨识的传感器模型的求取； 测量公式、神经元网络，或知识库形式的表达。 基于信号（数据）分析与处理的参数预估和识别。
（2）如果摔伤后，在四肢部位有大血管破裂，出血量很能多，应马上找些橡皮管、布带、绷带作为止血带在大腿根部上肢腋窝处勒紧 止血。
4）软测量模型的建立 构造软仪表的本质就是建立数学模型（软测量模型） 问题。是软仪表的核心。
软测量模型： 表征辅助变量和主导变量之间的数学关系。
注意：与一般系统数学模型的区别： 一般数学模型：描述系统的动态或静态特征，用于系
以最小二乘原理为基础的一元和多元线性回归技术目 前已相当成熟，常用于线性模型的拟合。
③ 基于神经网络方法
基于人工神经网络的软测量是近年来研究最多、发展Biblioteka 快和应用范围很广泛的一种软测量技术。
3）测量数据处理 软测量结果的可靠性在很大程度上依赖于测量数据的准
确性和有效性，因此，数据处理是软测量技术应用的一个 重要方面。 基本内容：数据校正、数据变换 ①数据校正 a. 随机误差处理 常用方法： 滤波法：
高通、低通，数据平滑。 数据协调技术
基于平衡关系建立以估计值与测量值的方差为最小的优 化估计模型，为测量数据提供一个最优估计，并据此检测 数据误差。
现代检测技术
优选现代检测技术
技术基础 硬件基础：
新材料、新传感器件的开发。 精密机械、微电子技术的发展。 基础理论和技术： 应用物理、应用化学、材料科学、生物科学领域的基本 理论及科研成果； 软件基础： 包括微处理器系统在内的微电子技术、通信技术、数据 处理技术、计算机软件技术、参数估计和识别技术，数 据融合技术。 应用方法： 基于测量机理或模型辨识的传感器模型的求取； 测量公式、神经元网络，或知识库形式的表达。 基于信号（数据）分析与处理的参数预估和识别。
（2）如果摔伤后，在四肢部位有大血管破裂，出血量很能多，应马上找些橡皮管、布带、绷带作为止血带在大腿根部上肢腋窝处勒紧 止血。
4）软测量模型的建立 构造软仪表的本质就是建立数学模型（软测量模型） 问题。是软仪表的核心。
软测量模型： 表征辅助变量和主导变量之间的数学关系。
注意：与一般系统数学模型的区别： 一般数学模型：描述系统的动态或静态特征，用于系
地球科学测试技术课件 第四章 MC-ICP-MS
离子交换树脂(Ion exchange resins)
离子交换反应发生在离子交换树脂上的具有可交换离 子的活性基团上。离子交换树脂是以高分子聚合物为骨架， 反应引入活性基团构成。高分子聚合物以苯乙烯-二乙烯苯 共聚物小球常见，可引入各种特性的活性基团，使之具有选 择性。
Resin-SO3H（氢型）树脂的酸性最强，其 Resin-SO3 Na （钠型）比氢型稳定，商品常为钠型，使用前用酸淋洗 转型（再生）。阴离子交换树脂的Cl型稳定。
多接收器(法拉第杯）
影响同位素比值分析的因素
主要因素有：
质量歧视、质量标尺漂移、背景和 污染、检测器死时间、基体效应等。 其中最主要的因素是质量歧视效应、 同位素比值漂移和基体效应。
质量歧视
仪器对不同质量的离子所产生 的响应不同，这种系统误差称为质 量歧视。
ICP-MS中的质量歧视效应源自离子传输效率和空 间电荷效应，其中空间电荷效应被认为是最重要因 素。相对重元素来说，空间电荷效应对轻元素的影 响大一些（受离子排斥偏转最严重），这也是轻元 素灵敏度偏低的原因。
离子交换树脂
离子交换反应
离子交换分离法是通过试样离子在离子交换剂（固相）和淋洗液（液 相）之间的分配（离子交换）而达到分离的方法。分配过程是一离子交换 反应过程。
阳离子交换反应： Resin-SO3H + Na+ = Resin-SO3 Na + H+ Resin-SO3Na + H+ = Resin-SO3 H + Na + 阴离子交换反应： Resin-N(CH3) 3OH + Cl- = N(CH3) 3 Cl + OH+ Resin-N(CH3) 3 Cl + OH- = N(CH3) 3 OH + Cl -
《现代自然科学地学》PPT课件
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48
大陆板块与海洋板块碰撞
当大陆板块与海洋板块相遇，两个板块缓缓靠近，或 一个追及另一个时，密度较大的海洋板块地壳，会俯冲至 较轻的大陆地壳之下，岩石被拖曳至地幔，熔融于软流圈 中；俯冲作用并形成海沟。
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49
大陆板块互相碰撞
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50
大陆板块相碰撞
◆若为两个大陆板块相碰撞，原有的分隔海面便会逐渐消 失，挤压形成巨大山脉及缝合线。
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22
魏格纳曾经主张，各个大陆都是被独立的推动的， 因此大陆的运动就像一只船在柔软的洋底上行驶。
赫斯却假设大陆并不是作为一个独立体系而运动的， 大陆象木筏冻结在同样坚硬的海底地壳上并随海底 一起运动 ——这就是“海底扩张”。
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23
海底扩张学说是地学现代革命的开端，在短短 的几年的时间里得到了大量观测事实的证实：
二次大战以后，海洋地质学成了热门，深海探测技术 迅速发展。海洋地质学广泛的使用了回声探测技术、 水下电视、红外照相机及立体摄影等。
现代深潜器一般都配备了摄象设备，测量用的各种传 感器，以及搜集标本的采样器和灵活的机械手等，深 潜器都有动力系统和控制系统，运转自如而且安全性 都很好。
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18
♦ 计算机拟合与地质学证据 ♦ 大洋中脊两侧对称分布的岩石磁条带 ♦ 中洋脊—深海沟系统 ♦ 洋底热流异常 ♦ 古生物 ♦ 古气候
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27
计算机拟合与 地质学证据
剑桥大学的爱德华. 布拉德、J.E埃弗列特 和A.G.史密斯用计算机 做过大陆拟合的最佳化 与误差检验。拟合的边 缘部分不吻合平均值不 超过一度。拟合处是沿 大陆坡（浅灰区域） 500浔的等深线。白色 是缝隙处，黑色是重叠 处。
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原子光谱法
原
原
子
子
发
吸
射
收
光
光
谱
谱
分
分
析
析
法
法ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
原
X
子
射
荧 光
线 荧
光
光
谱 分
光 谱
析
法
法
分子光谱是由分子中电子能级、振动和转动 能级的变化产生的，表现形式为带光谱，如红外 光谱法、拉曼光谱等。
光谱法的分类
如果按照电磁辐射和物质相互作用的结果，可以产 生发射、吸收和联合散射三种类型的光谱：
➢ 发射光谱：物质通过激发过程获得能量，变为激发态原 子或分子，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射 光谱，通过测量物质的发射光谱的波长和强度。如X射 线荧光光谱、原子发射光谱、原子荧光光谱等；
现代地球科学测试技术 全册配套完整教学课件
成绩组成：
平时成绩占40%：出勤＋课堂纪律 特别提醒： ➢缺 3 次出勤，不得参加期末考试和补考。
期末考试占60%
➢ 教材：
王汝成等编. 地球科学现代测试技术. 南京：南京大学 出版社. 1999.
➢ 主要参考书：
周玉，武高辉编著.材料分析测试技术――材料X射线衍 射与电子显微分析. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 1998.
第三节 分析方法的分类
分析方法 Analytical technique
化学分析方法 Chemistry analysis
仪器分析方法 Instrumental analysis
（一）化学分析方法（Chemistry Analysis）
1、定义：利用化学反应及其计量关系来确定被测定物质 的组分和含量的一类分析方法。测定时需要使用化学 试剂、天平和一些玻璃器皿。它是分析化学的基础。
第二节 现代测试分析技术的特点及最新进展
三个特点： 1、分析测试对象发生了战略转移
成分—成分+结构分析、定性—定量、微观微量—原子尺度
2、分析测试难度加大
向新、微、细、杂深入、实时测试、动态测试
3、专业涉及广
多学科交叉
最新进展： 1、分析速度超速化 2、分析试样超微量、超微区化 3、分析仪器的超小型化
/v?ct=301989888&rn=20
3、现代测试分析技术的进步，使人们已能 用直径小于1μm甚至1nm的微束（电子束、 离子束、激光束）来激发样品，借助于相 应的探测系统和信息处理系统收集和处理 被激发的微区所产生的各种信息，如特征X 射线、透射电子，用以研究微区的化学成 分、表面形貌和结构特征等，更深入地研 究物质的微观世界，其意义比19世纪40年 代偏光显微镜的应用更加深远。产生了微 区矿物学（广义）。
光学显微镜 偏光显微镜 现代微束分析
科学研究的成果证据： 科学研究数据—测试分析技术
科学工作者的眼睛： 现代科学仪器—测试分析手段
因建立分析测试方法而获得诺贝尔奖：
✓ Bloch F and Purcell E M建立核磁共振的 测定方法——1952年物理奖；
因建立分析测试方法而获得诺贝尔奖：
非光谱法不是以光的波长为特征信号，而是 通过测量光的某些其他性质，如反射、折射、 干涉、衍射和偏振等变化建立起来的方法。 这类方法有折射法、干涉法、X射线衍射法 和电子衍射法等。
✓ Martin A J P and Synge R L M发现气相色 谱分析法，1952年化学奖。
因建立分析测试方法而获得诺贝尔奖：
✓ Heyrovsky J开创极谱分析法——1959年 化学奖；
现代分析测试技术 在地学领域中的作用：
➢ 探知岩石矿物成分和结构的主要方法。 ➢ 揭示地质演化过程的主要手段。 ➢ 分析技术是地质科学发展的主要动力之一。
（3）操作简便，分析速度快，易于实现自动化。
（4）相对误差较大。化学分析一般可用于常量和高含量成 分的分析，准确度较高，误差小于千分之几。多数仪器分 析相对误差较大，一般为5%。
（5）需要价格比较昂贵的专用仪器。
A 光学分析方法
基于电磁波作用于待测物质后，产生辐射 信号的变化而建立的分析方法称为光学分析法。 可分为光谱法和非光谱法。
2、分类：
仪
光学分析法
器
分
电化学分析法
析
方
色谱法
法
质谱法
仪器分析与化学分析相比，有以下特点：
（1）灵敏度高，检出限量可降低。如样品用量由化学分析 的mL、mg级降低到仪器分析的L、 g级，甚至更低。它 比较使用于微量、痕量和超痕量成分的测定。
（2）选择性好。很多仪器分析方法可以通过选择或调整测 定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。
➢ 吸收光谱：当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子 核、原子或分子的两个能级间跃迁所需的能量时，将产 生吸收光谱，如红外光谱法、原子吸收光谱法等；
➢ Raman散射光谱：频率为v0的单色光照射到透明物质上， 物质分子会发生散射现象。如果这种散射是光子与物质 分子发生能量交换的，即不仅光子的运动方向发生变化， 它的能量也发生变化，则称为Raman散射。如Raman光 谱等。
2、分类：
普通重量法
化
重量分析法
学
分
析
方
滴定分析法
法
电重量法 酸碱滴定法 络合滴定法 氧化还原滴定法
沉淀滴定法
（二）仪器分析方法
(Instrumental analysis)
1、定义：以物质的物理性质和物理化学性质为基础建立 起来的确定物质化学组成、含量或结构的一类分析方 法。测定时常常需要使用比较复杂的仪器。它是分析 化学的发展方向。
张国栋主编. 材料研究与测试方法. 北京：冶金工业出 版社. 2002.
第一章 绪 论
第一节 引言
1、现代科学技术进步最具代表性的六大高新技术 群：信息、新材料、新能源、生物、海洋和空间 技术群，都离不开现代分析测试技术。
2、地球科学的进步伴随着现代分析测试技术的进 步而发展：研究手段从宏观到微观，16世纪光学 显微镜问世，19世纪40年代开始，偏光显微镜成 为地质学和矿物学家手中的强大武器，使岩石学、 矿物学乃至整个地学领域面貌焕然一新，光性矿 物学应运而生。但光学显微镜最高分辨率约为 200nm（×1500倍±），显然，对探索微观世界是 不够的。
光谱法是以光的发射、吸收和散射为基础建 立起来的分析方法，是基于物质与辐射能作 用时，测量由物质内部发生量子化的能级之 间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的 波长和强度，根据光谱的波长和强度来进行 定性和定量分析。按作用对象不同可分为原 子光谱法和分子光谱法。
原子光谱是由原子外层或内层电子能级的变 化产生的，它的表现形式为线光谱。
原
原
子
子
发
吸
射
收
光
光
谱
谱
分
分
析
析
法
法ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
原
X
子
射
荧 光
线 荧
光
光
谱 分
光 谱
析
法
法
分子光谱是由分子中电子能级、振动和转动 能级的变化产生的，表现形式为带光谱，如红外 光谱法、拉曼光谱等。
光谱法的分类
如果按照电磁辐射和物质相互作用的结果，可以产 生发射、吸收和联合散射三种类型的光谱：
➢ 发射光谱：物质通过激发过程获得能量，变为激发态原 子或分子，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射 光谱，通过测量物质的发射光谱的波长和强度。如X射 线荧光光谱、原子发射光谱、原子荧光光谱等；
现代地球科学测试技术 全册配套完整教学课件
成绩组成：
平时成绩占40%：出勤＋课堂纪律 特别提醒： ➢缺 3 次出勤，不得参加期末考试和补考。
期末考试占60%
➢ 教材：
王汝成等编. 地球科学现代测试技术. 南京：南京大学 出版社. 1999.
➢ 主要参考书：
周玉，武高辉编著.材料分析测试技术――材料X射线衍 射与电子显微分析. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 1998.
第三节 分析方法的分类
分析方法 Analytical technique
化学分析方法 Chemistry analysis
仪器分析方法 Instrumental analysis
（一）化学分析方法（Chemistry Analysis）
1、定义：利用化学反应及其计量关系来确定被测定物质 的组分和含量的一类分析方法。测定时需要使用化学 试剂、天平和一些玻璃器皿。它是分析化学的基础。
第二节 现代测试分析技术的特点及最新进展
三个特点： 1、分析测试对象发生了战略转移
成分—成分+结构分析、定性—定量、微观微量—原子尺度
2、分析测试难度加大
向新、微、细、杂深入、实时测试、动态测试
3、专业涉及广
多学科交叉
最新进展： 1、分析速度超速化 2、分析试样超微量、超微区化 3、分析仪器的超小型化
/v?ct=301989888&rn=20
3、现代测试分析技术的进步，使人们已能 用直径小于1μm甚至1nm的微束（电子束、 离子束、激光束）来激发样品，借助于相 应的探测系统和信息处理系统收集和处理 被激发的微区所产生的各种信息，如特征X 射线、透射电子，用以研究微区的化学成 分、表面形貌和结构特征等，更深入地研 究物质的微观世界，其意义比19世纪40年 代偏光显微镜的应用更加深远。产生了微 区矿物学（广义）。
光学显微镜 偏光显微镜 现代微束分析
科学研究的成果证据： 科学研究数据—测试分析技术
科学工作者的眼睛： 现代科学仪器—测试分析手段
因建立分析测试方法而获得诺贝尔奖：
✓ Bloch F and Purcell E M建立核磁共振的 测定方法——1952年物理奖；
因建立分析测试方法而获得诺贝尔奖：
非光谱法不是以光的波长为特征信号，而是 通过测量光的某些其他性质，如反射、折射、 干涉、衍射和偏振等变化建立起来的方法。 这类方法有折射法、干涉法、X射线衍射法 和电子衍射法等。
✓ Martin A J P and Synge R L M发现气相色 谱分析法，1952年化学奖。
因建立分析测试方法而获得诺贝尔奖：
✓ Heyrovsky J开创极谱分析法——1959年 化学奖；
现代分析测试技术 在地学领域中的作用：
➢ 探知岩石矿物成分和结构的主要方法。 ➢ 揭示地质演化过程的主要手段。 ➢ 分析技术是地质科学发展的主要动力之一。
（3）操作简便，分析速度快，易于实现自动化。
（4）相对误差较大。化学分析一般可用于常量和高含量成 分的分析，准确度较高，误差小于千分之几。多数仪器分 析相对误差较大，一般为5%。
（5）需要价格比较昂贵的专用仪器。
A 光学分析方法
基于电磁波作用于待测物质后，产生辐射 信号的变化而建立的分析方法称为光学分析法。 可分为光谱法和非光谱法。
2、分类：
仪
光学分析法
器
分
电化学分析法
析
方
色谱法
法
质谱法
仪器分析与化学分析相比，有以下特点：
（1）灵敏度高，检出限量可降低。如样品用量由化学分析 的mL、mg级降低到仪器分析的L、 g级，甚至更低。它 比较使用于微量、痕量和超痕量成分的测定。
（2）选择性好。很多仪器分析方法可以通过选择或调整测 定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。
➢ 吸收光谱：当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子 核、原子或分子的两个能级间跃迁所需的能量时，将产 生吸收光谱，如红外光谱法、原子吸收光谱法等；
➢ Raman散射光谱：频率为v0的单色光照射到透明物质上， 物质分子会发生散射现象。如果这种散射是光子与物质 分子发生能量交换的，即不仅光子的运动方向发生变化， 它的能量也发生变化，则称为Raman散射。如Raman光 谱等。
2、分类：
普通重量法
化
重量分析法
学
分
析
方
滴定分析法
法
电重量法 酸碱滴定法 络合滴定法 氧化还原滴定法
沉淀滴定法
（二）仪器分析方法
(Instrumental analysis)
1、定义：以物质的物理性质和物理化学性质为基础建立 起来的确定物质化学组成、含量或结构的一类分析方 法。测定时常常需要使用比较复杂的仪器。它是分析 化学的发展方向。
张国栋主编. 材料研究与测试方法. 北京：冶金工业出 版社. 2002.
第一章 绪 论
第一节 引言
1、现代科学技术进步最具代表性的六大高新技术 群：信息、新材料、新能源、生物、海洋和空间 技术群，都离不开现代分析测试技术。
2、地球科学的进步伴随着现代分析测试技术的进 步而发展：研究手段从宏观到微观，16世纪光学 显微镜问世，19世纪40年代开始，偏光显微镜成 为地质学和矿物学家手中的强大武器，使岩石学、 矿物学乃至整个地学领域面貌焕然一新，光性矿 物学应运而生。但光学显微镜最高分辨率约为 200nm（×1500倍±），显然，对探索微观世界是 不够的。
光谱法是以光的发射、吸收和散射为基础建 立起来的分析方法，是基于物质与辐射能作 用时，测量由物质内部发生量子化的能级之 间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的 波长和强度，根据光谱的波长和强度来进行 定性和定量分析。按作用对象不同可分为原 子光谱法和分子光谱法。
原子光谱是由原子外层或内层电子能级的变 化产生的，它的表现形式为线光谱。