CN109115732B - 一种光释光测年实验的感量校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光释光测年实验的感量校正方法，包括在每一循环测试步骤中，对测量得到的再生剂量释光信号值和测试剂量释光信号值进行计算，并获得当前再生剂量感量变化值；其中，当前再生剂量感量变化值为等量的再生剂量所测得的释光信号值的变化量；对当前再生剂量感量变化值进行校正，并得到修正再生剂量感量变化值；当前测试剂量感量变化值为前一循环测试步骤测得的测试剂量释光信号值与当前循环测试步骤测得的当前测试剂量释光信号值的差值；对当前测试剂量感量变化值进行校正，并得到修正测试剂量感量变化值。本发明能够有效地优化感量变化的校正方法，从而提高样品等效剂量的测试精度和可信度。

Description

一种光释光测年实验的感量校正方法
技术领域
本发明涉及实验剂量感量变化校正技术领域，尤其是涉及一种光释光测年实验的感量校正方法。
背景技术
光释光测年是对沉积物上一次曝光事件年代的测定。自20世纪80年代该方法提出以来，得到了越来越广泛的应用。相对于14C测年，光释光测年虽存在误差偏大的不足(一般5％～10％)，但是具有以下明显优势:①其测年年限范围比前者大得多；②测年物质(石英或长石)丰富，这在干旱半干旱区的沙漠和湖泊中尤其重要，因为在这些地区很难找到可用于14C测年的有机质；③是对沉积物的直接定年；④测年事件包括曝光、受热(400℃以上)、火山、地震和晶体(方解石等)形成等。
光释光测年的实验过程包括采样、前处理、等效剂量测定、年剂量测定等，现有的光释光测年实验中，采用单片再生剂量法(SAR)测试样品的等效剂量，在校正实验室剂量的感量变化时，需要借助普遍应用的Analyst等分析软件进行处理，或利用LM-OSL法对实验室剂量的感量变化进行校正。
但是，Analyst等分析软件对于校正实验室剂量的感量变化的处理方法都是静态的一次性的校正，不能很好地校正感量变化，其在通过实验测得的释光信号与实验剂量拟合剂量响应曲线时，在实际的实验测试中会有大量拟合得不好的样品测片数据，而且在能够拟合的样品测片数据中，也存在不少剂量响应曲线不收敛或收敛得不好的情况；当采用LM-OSL法校正感量变化的方法时，则需额外增加实验设备，并且实验时间长，从而增加了测试成本，因此并未得到业内广泛采用，目前只是作为一种研究方法。因此，通过现有技术校正实验室剂量的感量变化，得到的校正结果并不理想，导致样品等效剂量的测试精度和可信度不高。
发明内容
本发明实施例提供了一种光释光测年实验的感量校正方法，以解决现有的光释光测年实验在校正感量变化的技术上并不理想导致样品等效剂量的测试精度和可信度不高的技术问题，从而有效地优化感量变化的校正方法，进而提高样品等效剂量的测试精度和可信度。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种光释光测年实验的感量校正方法，所述光释光测年实验的SAR法测试流程包括多个循环测试步骤，每一所述循环测试步骤用于测量当前的释光信号，所述释光信号包括再生剂量释光信号和测试剂量释光信号；
所述方法包括以下步骤：
在每一循环测试步骤中，对测量得到的再生剂量释光信号值进行计算，并获得当前再生剂量感量变化值；其中，所述当前再生剂量感量变化值为等量的再生剂量所测得的释光信号值的变化量；
对所述当前再生剂量感量变化值进行校正，并得到修正再生剂量感量变化值；
在每一循环测试步骤中，对测量得到的测试剂量释光信号值进行计算，并获得当前测试剂量感量变化值；其中，所述当前测试剂量感量变化值为前一循环测试步骤测得的测试剂量释光信号值与当前循环测试步骤测得的当前测试剂量释光信号值的差值；
对所述当前测试剂量感量变化值进行校正，并得到修正测试剂量感量变化值。
作为优选方案，所述在每一循环测试步骤中，对测量得到的再生剂量释光信号值进行计算，并获得当前再生剂量感量变化值，具体为：
在每一循环测试步骤中，根据第一感量变化计算公式对测量得到的再生剂量释光信号值进行计算；
所述第一感量变化计算公式为：
S1＝(Lsignal-ΔTx-ΔDx)-(LBG-ΔTBG)
其中，S1指当前再生剂量感量变化值，Lsignal指再生剂量释光信号值，ΔTx指测试剂量释光信号的感量变化值，ΔDx指再生剂量所产生的感量变化值，LBG指再生剂量的背景信号值，ΔTBG指测试剂量的背景信号值与前一循环测试步骤的测试剂量的背景信号值的差值；
根据所述第一感量变化计算公式获得当前再生剂量感量变化值。
作为优选方案，所述在每一循环测试步骤中，对测量得到的测试剂量释光信号值进行计算，并获得当前测试剂量感量变化值，具体为：
在每一循环测试步骤中，根据第二感量变化计算公式对测试剂量释光信号值进行计算；
所述第二感量变化计算公式为：
S2＝(Tsignal-ΔTx)-(TBG-ΔTBG)
其中，S2指当前测试剂量感量变化值，Tsignal指测试剂量释光信号值，ΔTx指测试剂量释光信号的感量变化值，TBG指测试剂量的背景信号值，ΔTBG指测试剂量的背景信号值与前一循环测试步骤的测试剂量的背景信号值的差值；
根据所述第二感量变化计算公式获得当前测试剂量感量变化值。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
(1)本发明实施例基于单片再生SAR法进行试验测试，能够将循环的实验测试流程中的每一个循环测试步骤所测得的释光信号都进行感量变化的校正，相比于现有的测试和分析软件Analyst所采用的一次静态修正算法，本发明实施例得出的剂量响应曲线表现更趋于收敛，且计算得到的等效剂量值更合理；
(2)相比于通过增加实验设备或更复杂的测试流程来消除感量变化的方法，本发明实施例无需增加任何实验设备和测试步骤，只是基于SAR法得到的测量值进行计算，即能很好地修正实验的感量变化；
(3)本发明实施例在现有测试环境和方法下即能简便有效地消除感量变化，从而有效地提高了光释光OSL测年的精度和可靠性。
(4)相比于采用LM-OSL法校正感量变化的方法，本发明实施例无需增加额外的实验设备，且避免了实验时间的延长，有利于降低实验测试成本。
附图说明
图1是本发明实施例中的光释光测年实验的感量校正方法的流程图；
图2A-2N展示的是本发明实施例的实验样品的剂量响应曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本发明优选实施例提供了一种光释光测年实验的感量校正方法，所述光释光测年实验的SAR法测试流程包括多个循环测试步骤，每一所述循环测试步骤用于测量当前的释光信号，所述释光信号包括再生剂量释光信号和测试剂量释光信号；
所述方法包括以下步骤：
A11、在每一循环测试步骤中，对测量得到的再生剂量释光信号值进行计算，并获得当前再生剂量感量变化值；其中，所述当前再生剂量感量变化值为等量的再生剂量所测得的释光信号值的变化量；
A12、对所述当前再生剂量感量变化值进行校正，并得到修正再生剂量感量变化值；
A13、在每一循环测试步骤中，对测量得到的测试剂量释光信号值进行计算，并获得当前测试剂量感量变化值；其中，所述当前测试剂量感量变化值为前一循环测试步骤测得的测试剂量释光信号值与当前循环测试步骤测得的当前测试剂量释光信号值的差值；
A14、对所述当前测试剂量感量变化值进行校正，并得到修正测试剂量感量变化值。
在本发明实施例中，应当说明的是，本发明实施例基于单片再生SAR法进行试验测试，能够将循环的实验测试流程中的每一个循环测试步骤所测得的释光信号都进行感量变化的校正，相比于现有的测试和分析软件Analyst所采用的一次静态修正算法，本发明实施例得出的剂量响应曲线表现更趋于收敛，且计算得到的等效剂量值更合理；
相比于通过增加实验设备或更复杂的测试流程来消除感量变化的方法，本发明实施例无需增加任何实验设备和测试步骤，只是基于SAR法得到的测量值进行计算，即能很好地修正实验的感量变化。
在本发明实施例中，所述在每一循环测试步骤中，对测量得到的再生剂量释光信号值进行计算，并获得当前再生剂量感量变化值，具体为：
在每一循环测试步骤中，根据第一感量变化计算公式对测量得到的再生剂量释光信号值进行计算；
所述第一感量变化计算公式为：
S1＝(Lsignal-ΔTx-ΔDx)-(LBG-ΔTBG)
其中，S1指当前再生剂量感量变化值，Lsignal指再生剂量释光信号值，ΔTx指测试剂量释光信号的感量变化值，ΔDx指再生剂量所产生的感量变化值，LBG指再生剂量的背景信号值，ΔTBG指测试剂量的背景信号值与前一循环测试步骤的测试剂量的背景信号值的差值；
根据所述第一感量变化计算公式获得当前再生剂量感量变化值。
在本发明实施例中，所述在每一循环测试步骤中，对测量得到的测试剂量释光信号值进行计算，并获得当前测试剂量感量变化值，具体为：
在每一循环测试步骤中，根据第二感量变化计算公式对测试剂量释光信号值进行计算；
所述第二感量变化计算公式为：
S2＝(Tsignal-ΔTx)-(TBG-ΔTBG)
其中，S2指当前测试剂量感量变化值，Tsignal指测试剂量释光信号值，ΔTx指测试剂量释光信号的感量变化值，TBG指测试剂量的背景信号值，ΔTBG指测试剂量的背景信号值与前一循环测试步骤的测试剂量的背景信号值的差值；
根据所述第二感量变化计算公式获得当前测试剂量感量变化值。
综上，本发明实施例基于SAR法测试样品的等效剂量流程，分别对每一循环测试步骤产生的再生剂量释光信号和测试剂量释光信号进行感量变化校正。
具体的，再生剂量释光信号的感量变化动态校正步骤为：
每次根据前一个循环测试步骤所测量得到的再生剂量释光信号计算感量变化，对当前循环测试步骤所测得的再生剂量释光信号进行修正。
其中，前一个循环测试步骤所产生的感量变化计算方法为：
以等量的再生剂量所测得的释光信号值的变化量为当前循环测试步骤的感量变化值；在SAR法中，再生剂量为三个或四个线性增加的值，具体计算时可以归一化为等量的再生剂量。
再生剂量因每一次循环测试时其剂量值是线性增加的，故再生剂量的释光信号感量变化计算方法为：
S1＝(Lsignal-ΔTx-ΔDx)-(LBG-ΔTBG) (1)
其中，S1指当前再生剂量感量变化值，Lsignal指再生剂量释光信号值，ΔTx指测试剂量释光信号的感量变化值，ΔDx指再生剂量所产生的感量变化值，LBG指再生剂量的背景信号值，ΔTBG指测试剂量的背景信号值与前一循环测试步骤的测试剂量的背景信号值的差值；
ΔDx指实验再生剂量Dx所产生的感量变化，因为每个再生剂量Dx只测一次(除D1外)，这里以D1’减去D1的差值作为实验所给再生剂量的感量变化。
例如x＝3，则每个再生剂量的感量变化对应关系为：
Figure GDA0003033418990000061
D3(ΔD)，此项用于消除SAR程序中每步再生剂量的感量变化所带来的影响。
测试剂量释光信号的感量变化动态校正步骤为：
因为每一循环测试步骤中测试剂量值不变，则可由前一循环测试步骤的测试剂量释光信号值与当前循环测试步骤所测得的测试剂量释光信号值的差值作为感量变化值，对测试剂量释光信号进行感量变化的校正。
第一个循环测试步骤中，测试剂量释光信号(记为Tsignal)与前一步循环测试步骤的释光信号时所加的测试剂量释光信号的前部分差值，一般取前5个通道的释光信号，作为测试剂量释光信号的感量变化(记为ΔTx)；测试剂量的背景信号(记为TBG)与前一循环测试步骤的测试剂量的背景释光信号差值，一般取第200到250个通道，作为释光信号的背景校正(记为ΔTBG)。则此次循环测试步骤中测试剂量的感量变化校正计算方法为：
测试剂量释光信号减去测试剂量的感量变化，再减去背景信号与背景校正的差值，所述第二感量变化计算公式为：
S2＝(Tsignal-ΔTx)-(TBG-ΔTBG) (2)
其中，S2指当前测试剂量感量变化值，Tsignal指测试剂量释光信号值，ΔTx指测试剂量释光信号的感量变化值，TBG指测试剂量的背景信号值，ΔTBG指测试剂量的背景信号值与前一循环测试步骤的测试剂量的背景信号值的差值。
有别于目前普遍采用的实验测量值Lx/Tx(感量校正的再生剂量信号)的计算式，如下：
Figure GDA0003033418990000071
本发明实施例的动态感量变化校正计算方法为：
Figure GDA0003033418990000072
相比于目前采用的一次静态的感量变化校正，本发明提出了在每一个循环测试中都进行感量变化校正的动态感量校正方法，这样能更有效更合理地消除实验再生剂量造成的感量变化，从而提高样品等效剂量的测试精度与可信度。
相比于采用LM-OSL法校正感量变化的方法，本发明实施例无需增加额外的实验设备，且避免了实验时间的延长，有利于降低实验测试成本。
为使本发明的目的、技术方案及优点更清楚明白，以下结合附图表对本发明进行进一步的说明。
表1是本发明所依据的SAR法测试流程，前述(1)-(4)式中的变量都是根据此流程所得到的。
根据大量样品的测试实验的数据分析表明，再生剂量释光信号、测试剂量释光信号、再生剂量的背景信号及测试剂量的背景信号、再生剂量的释光信号与其背景信号的差值、测试剂量释光信号与其背景信号的差值等，均呈现线性增长的现象，如图2A～2N所示。据此提出相应的每个测试循环计算感量变化的方法。
其中一个具体的实施例为：取前5个通道作为观测释光信号值，后200至250个通道作为背景信号，以再生剂量D1和测试剂量TD为例标记如：L1signal，T1signal，L1BG，T1BG，则本发明计算的三个感量校正的再生剂量信号分别为：
Figure GDA0003033418990000081
Figure GDA0003033418990000082
Figure GDA0003033418990000083
三个曲线拟合点分别为
Figure GDA0003033418990000084
四个再生剂量的感量校正再生剂量信号算法依此类推。由于测量样品的自然释光信号时感量变化的影响因素少，只有测试剂量及激发时的加热，这部分影响较小，所以直接由Ln/Tn作为样品的自然释光信号。Lx/Tx Err采用Monte Carlo法计算，可参考相应介绍文献和资料，在此不再详述。
根据前述由SAR法和本发明进行的动态校正感量变化的方法，得到样品的剂量响应曲线，再由样品的自然释光信号，便可计算得出样品的等效剂量。
表1
Figure GDA0003033418990000085
Figure GDA0003033418990000091
综上，本发明实施例提供了一种一种光释光测年实验的感量校正方法，所述光释光测年实验的SAR法测试流程包括多个循环测试步骤，每一所述循环测试步骤用于测量当前的释光信号，所述释光信号包括再生剂量释光信号和测试剂量释光信号；
所述方法包括以下步骤：
在每一循环测试步骤中，对测量得到的再生剂量释光信号值进行计算，并获得当前再生剂量感量变化值；其中，所述当前再生剂量感量变化值为等量的再生剂量所测得的释光信号值的变化量；
对所述当前再生剂量感量变化值进行校正，并得到修正再生剂量感量变化值；
在每一循环测试步骤中，对测量得到的测试剂量释光信号值进行计算，并获得当前测试剂量感量变化值；其中，所述当前测试剂量感量变化值为前一循环测试步骤测得的测试剂量释光信号值与当前循环测试步骤测得的当前测试剂量释光信号值的差值；
对所述当前测试剂量感量变化值进行校正，并得到修正测试剂量感量变化值。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
(1)本发明实施例基于单片再生SAR法进行试验测试，能够将循环的实验测试流程中的每一个循环测试步骤所测得的释光信号都进行感量变化的校正，相比于现有的测试和分析软件Analyst所采用的一次静态修正算法，本发明实施例得出的剂量响应曲线表现更趋于收敛，且计算得到的等效剂量值更合理；
(2)相比于通过增加实验设备或更复杂的测试流程来消除感量变化的方法，本发明实施例无需增加任何实验设备和测试步骤，只是基于SAR法得到的测量值进行计算，即能很好地修正实验的感量变化；
(3)本发明实施例在现有测试环境和方法下即能简便有效地消除感量变化，从而有效地提高了光释光OSL测年的精度和可靠性。
(4)相比于采用LM-OSL法校正感量变化的方法，本发明实施例无需增加额外的实验设备，且避免了实验时间的延长，有利于降低实验测试成本；
(5)测试分析软件Analyst能拟合的数据，本发明提供的光释光测年实验的感量校正方法也能拟合；而测试分析软件Analyst不能拟合或者拟合得不好的数据，本发明提供的光释光测年实验的感量校正方法也能拟合；本发明动态校正样品的释光感量变化后所拟合的剂量响应曲线更趋于收敛。软件包Package‘numOSL’采用的方法与测试分析软件Analyst一样，故不重述；本发明与感量变化的校正方法LM-OSL法相比，没有增加实验设备，没有延长实验时间，总之，没有增加实验测试成本。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种光释光测年实验的感量校正方法，其特征在于，所述光释光测年实验的SAR法测试流程包括多个循环测试步骤，每一所述循环测试步骤用于测量当前的释光信号，所述释光信号包括再生剂量释光信号和测试剂量释光信号；
所述方法包括以下步骤：
在每一循环测试步骤中，对测量得到的再生剂量释光信号值进行计算，并获得当前再生剂量感量变化值；其中，所述当前再生剂量感量变化值为等量的再生剂量所测得的释光信号值的变化量；
对所述当前再生剂量感量变化值进行校正，并得到修正再生剂量感量变化值；
在每一循环测试步骤中，对测量得到的测试剂量释光信号值进行计算，并获得当前测试剂量感量变化值；其中，所述当前测试剂量感量变化值为前一循环测试步骤测得的测试剂量释光信号值与当前循环测试步骤测得的当前测试剂量释光信号值的差值；
对所述当前测试剂量感量变化值进行校正，并得到修正测试剂量感量变化值；
所述在每一循环测试步骤中，对测量得到的测试剂量释光信号值进行计算，并获得当前测试剂量感量变化值，具体为：
在每一循环测试步骤中，根据第二感量变化计算公式对测试剂量释光信号值进行计算；
所述第二感量变化计算公式为：
S2＝(Tsignal-ΔTx)-(TBG-ΔTBG)
其中，S2指当前测试剂量感量变化值，Tsignal指测试剂量释光信号值，ΔTx指测试剂量释光信号的感量变化值，TBG指测试剂量的背景信号值，ΔTBG指测试剂量的背景信号值与前一循环测试步骤的测试剂量的背景信号值的差值；
根据所述第二感量变化计算公式获得当前测试剂量感量变化值。
2.如权利要求1所述的光释光测年实验的感量校正方法，其特征在于，所述在每一循环测试步骤中，对测量得到的再生剂量释光信号值进行计算，并获得当前再生剂量感量变化值，具体为：
在每一循环测试步骤中，根据第一感量变化计算公式对测量得到的再生剂量释光信号值进行计算；
所述第一感量变化计算公式为：
S1＝(Lsignal-ΔTx-ΔDx)-(LBG-ΔTBG)
其中，S1指当前再生剂量感量变化值，Lsignal指再生剂量释光信号值，ΔTx指测试剂量释光信号的感量变化值，ΔDx指再生剂量所产生的感量变化值，LBG指再生剂量的背景信号值，ΔTBG指测试剂量的背景信号值与前一循环测试步骤的测试剂量的背景信号值的差值；
根据所述第一感量变化计算公式获得当前再生剂量感量变化值。
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