Laser Ablation ICP-MS in Archaeological Research

Laser Ablation ICP-MS in Archaeological Research pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Univ of New Mexico Pr
作者:Speakman, Robert J. (EDT)/ Neff, Hector (EDT)
出品人:
页数:200
译者:
出版时间:2005-6
价格:$ 113.00
装帧:HRD
isbn号码:9780826332547
丛书系列:
图书标签:
  • Laser Ablation
  • ICP-MS
  • Archaeometry
  • Archaeological Science
  • Isotope Analysis
  • Material Science
  • Analytical Chemistry
  • Provenance Studies
  • Artifact Analysis
  • Geochemistry
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具体描述

These fifteen essays explore the archaeological applications of an exciting new field of research in materials science. Since the first archaeometric uses of inductively coupled plasma (ICP) in the early 1980s, most applications have required the processing of solid samples with heat and/or strong acids. This is time consuming, expensive, and sometimes dangerous. An alternative sample-introduction technique, laser ablation (LA), became commercially available in the mid-1990s. The coupling of laser ablation with state-of-the-art inductively coupled plasma-mass spectrometers (ICP-MS) has resulted in the development of extremely sensitive microprobes capable of determining most elements of the periodic table. Already recognized as an invaluable technique in earth sciences, zoology, and botany, the use of LA-ICP-MS is being explored in archaeology. Robert Speakman and Hector Neff bring together writings that specifically describe laser ablation, methods for data quantification, and applications. Originating in New World and Mediterranean sites, the materials whose analysis are described here include paints and glazes, ceramic pastes, lithics, human teeth and bone, and metals. ContributorsDavid R. Abbott, Arizona State University, TempeRonald L. Bishop, Smithsonian Center for Materials Research and EducationVera Tiesler Blos, Universidad Autonoma, YucAtanJames W. Cogswell, Northland Research, Tempe, ArizonaChristina Conlee, University of California, Santa BarbaraAndrea Cucina, Universidad Autonoma, YucAtanBenjamin Diebold, Yale University, New Haven, ConnecticutMichael D. Glascock, University of Missouri, ColumbiaBrigitte Kovacevich, VanderbiltUniversity, NashvilleDaniel Larson, California State University, Long BeachMichael Love, California State University, NorthridgeElizabeth J. Miksa, Center for Desert Archaeology, TucsonMichael P. Neeley, Montana State University, BozemanAxel E. Nielson, Consejo Nacional de Investigaciones CientA-ficas y TA(c)cnicas, ArgentinaHelen P. Pollard, Michigan State University, East LansingRachel Popelka, University of Missouri, ColumbiaPeter Robertshaw, California State University, San BernardinoTom Roll, Montana State University, BozemanSachiko Sakai, University of California, Santa BarbaraCandace A. Sall, University of Missouri, ColumbiaKatharina Schreiber, University of California, Santa BarbaraPayson Sheets, University of Colorado, BoulderA. Natasha Tabares, Ancient Enterprises, Inc., Santa Monica, CaliforniaKevin J. Vaughn, Pacific Lutheran University, TacomaMarilee Wood, University of Witwatersrand, South AfricaMaria Nieves Zedeno, University of Arizona, Tucson

《激光烧蚀电感耦合等离子体质谱在考古研究中的应用》 本书将深入探讨激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术在现代考古学研究中的核心地位与广泛潜力。作为一种强大且多功能的分析手段,LA-ICP-MS以其独特的优势,为我们理解古代文明的物质世界提供了前所未有的视角。本书旨在为考古学家、地球化学家、材料科学家以及相关领域的学者提供一份详尽的指南,帮助他们掌握这项技术的原理、方法、应用实例及其对考古学研究范式的深远影响。 一、 技术原理与发展历程 本书将从LA-ICP-MS的基本原理出发,系统阐述其工作机制。我们将详细解析激光烧蚀过程,包括激光器类型(如Nd:YAG、Excimer等)的选择、激光参数(能量密度、脉冲宽度、重复频率、光斑尺寸)的优化对样品气化效率和元素释放的影响。随后,深入剖析气溶胶传输系统,探讨其对样品颗粒大小分布、传输效率及可能造成的交叉污染的控制。最后,将重点介绍电感耦合等离子体(ICP)作为离子源的物理化学过程,以及质谱仪(MS)如何高效、高精度地分离和检测不同质量-电荷比的离子。 我们会追溯LA-ICP-MS技术的发展历程,从早期用于地质样品分析,到如何逐步适应和发展出适用于考古材料的分析策略。这包括样品制备(如直接分析、薄片分析、粉末分析)、基体匹配、内标法的应用与优化,以及不同类型质谱仪(如单接收器、多接收器)在考古痕量元素和同位素分析中的优势。 二、 考古学应用领域与研究范式 LA-ICP-MS在考古学中的应用领域极其广泛,本书将重点聚焦于以下几个关键方向,并结合具体案例进行深入剖析: 1. 古代陶瓷的来源解析与贸易网络重建: 材料特性: 陶瓷作为考古学中最常见的物质遗存之一,其化学组成(主量元素、微量元素、稀土元素)和同位素组成(如Sr、Nd、Pb)是识别其产地的关键。 LA-ICP-MS优势: 能够直接分析陶瓷的固态样品,无需复杂的化学消解,最大程度地保留原始信息,避免引入污染物。其高空间分辨率可以分析陶瓷的局部化学梯度,揭示制作过程中的材料混合或烧制过程的影响。 案例分析: 通过分析不同时期、不同地区的陶器,识别其独特的“化学指纹”,追踪资源的流向和贸易路线。例如,分析战国时期楚式陶器的微量元素成分,判断其生产区域,并与其他文化遗址的陶器进行比对,重建区域性的贸易网络。 2. 古代金属器的成分分析与工艺研究: 材料特性: 青铜器、铁器等金属文物包含丰富的冶金信息,其合金成分、杂质元素、表面腐蚀产物等都可反映当时的冶炼技术、矿源利用和加工工艺。 LA-ICP-MS优势: 适用于分析金属表面的腐蚀层或本体,能够快速确定合金的成分比例(如Cu-Sn、Cu-Pb),并识别微量的合金添加剂或杂质元素(如As、Sb、Ni、Au等),这些元素的变化可以指示不同的冶炼技术或矿源。 案例分析: 分析中国商周时期青铜器的微量元素谱,揭示不同地区和不同时期青铜器合金配方的差异,推测当时的冶金技术水平。分析金属表面的腐蚀产物,反推金属的长期埋藏环境及其化学变化。 3. 石器、玉器等石质文物的来源追踪: 材料特性: 石器和玉器是早期人类社会的重要工具和装饰品,其岩石学特性和微量元素组成是识别产地的关键。 LA-ICP-MS优势: 能够分析岩石和矿物的微量元素组成,识别具有区域特征的元素组合,从而追踪石器或玉器的原始矿源。稀土元素(REEs)和不相容元素(如Zr, Hf, Th)在区分不同地质单元的岩石时尤为有效。 案例分析: 通过分析旧石器时代遗址出土的石制品,比对其微量元素特征与区域内已知岩石矿源的匹配度,确定石器的来源地,推断早期人类的活动范围和迁徙模式。 4. 古代颜料、玻璃、琉璃的化学成分与工艺分析: 材料特性: 古代颜料(如朱砂、孔雀石)、玻璃、琉璃等,其化学成分不仅反映了制作材料的来源,更蕴含了复杂的制作工艺和技术信息。 LA-ICP-MS优势: 能够对这些复杂基质的样品进行精确的元素和同位素分析,识别添加的着色剂、稳定剂、助熔剂等,从而还原古代的化学配方和制作工艺。 案例分析: 分析汉代琉璃的成分,识别其中微量元素的种类和含量,判断其可能使用的矿物原料和添加剂,揭示当时高超的玻璃制造技术。分析古代壁画颜料的成分,确定其来源和绘制方法。 5. 生物考古与古人类学应用: 材料特性: 骨骼、牙齿、贝壳等生物遗存可以记录生物体生前的环境信息和饮食习惯,其常量、微量元素和同位素组成(如Sr、Pb、Ba、C、N、O)是重要的信息载体。 LA-ICP-MS优势: 能够对生物组织的断面进行高分辨率的元素和同位素分析,例如,在牙齿的珐琅质或牙本质上分析不同生长阶段的化学信息,或在骨骼的截面上分析元素分布。 案例分析: 通过分析古人类牙齿化石的Sr同位素比值,重建古人类的迁徙路径和栖息地。分析古代人类骨骼中的微量元素,推断其饮食结构和营养状况。 三、 数据处理、解释与局限性 本书还将详细介绍LA-ICP-MS在考古学研究中的数据处理流程,包括原始数据的校正(如背景扣除、质量歧视校正、仪器漂移校正)、基体效应的修正、内标法的选择与应用,以及统计分析方法(如主成分分析PCA、聚类分析CA)在区分样品来源和识别模式中的作用。 同时,我们也会审视LA-ICP-MS技术在考古应用中可能遇到的挑战和局限性,例如,样品的均一性问题、对复杂基质的分析难度、潜在的交叉污染、以及如何解释痕量元素变化背后的多重因素(如地质背景、烧制温度、埋藏环境等)。这些讨论将帮助读者更全面、客观地评估LA-ICP-MS分析结果的可靠性,并引导读者进行更深入的跨学科研究。 四、 未来展望 最后,本书将对LA-ICP-MS技术在考古学研究领域的未来发展趋势进行展望,包括新一代高分辨率质谱仪的应用、多元素联测能力的提升、自动化进样系统的发展、以及与其他分析技术的联用(如显微拉曼光谱、X射线衍射等)以获取更全面的信息。我们相信,随着技术的不断进步,LA-ICP-MS将继续在解开人类历史的奥秘方面发挥不可替代的作用。 《激光烧蚀电感耦合等离子体质谱在考古研究中的应用》将成为考古学家和相关研究人员的必备参考书,为理解古代文明、追踪人类迁徙、揭示古代社会经济活动提供强有力的科学支持。

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