双稀释剂法同位素数据处理系统的制作方法

本发明涉及数据处理系统，具体涉及一种双稀释剂法同位素数据处理系统。

背景技术：

近十几年来，随着质谱技术的迅猛发展，使得测试金属稳定同位素组成成为了可能。金属稳定同位素可以应用于多个领域，例如矿床成因研究，人体健康，气候环境变化以及重金属污染示踪。使用金属稳定同位素进行相关应用的基本前提是准确测试稳定同位素组成。同位素双稀释剂法是目前公认的测试稳定同位素组成的最准确的方法。

目前，大部分研究者在excel等电子表格软件中处理双稀释剂法获得的数据，采用excel等电子表格进行计算，主要存在如下的几点缺陷：1)每个同位素体系需要编写一个计算模板；2)需要人为的剔除异常数据点；3)稳定性差，易出错；4)每个数据需要人为复制粘贴，效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种双稀释剂法同位素数据处理系统，以提高工作效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

双稀释剂法同位素数据处理系统，包括数据读入模块、迭代计算模块、同位素比值计算模块、元素含量计算模块以及数据输出模块；其中，

数据读入模块，其用于读取双稀释剂法获得的原始数据；

迭代计算模块，其根据原始数据来计算得出同位素质量分馏系数以及稀释剂比例；

同位素比值计算模块，其根据同位素质量分馏系数以及稀释剂比例来逐行计算同位素比值；

异常数据剔除模块，其用于将同位素比值中的异常数据点剔除；

元素含量计算模块，其根据剔除异常数据点后的同位素比值来计算元素含量；

数据输出模块，其将计算得到的同位素比值和元素含量以*.xls格式输出。

所述的双稀释剂法同位素数据处理系统还包括数据汇总模块，其用于将多个数据文件汇总到同一个文件中。

所述迭代计算模块根据原始数据来计算得出同位素质量分馏系数以及稀释剂比例的过程为：

a、假设混合物中某个指定同位素来自稀释剂的贡献比例、混合物测试时仪器的分馏系数、样品与参考标准之间的分馏系数的初始值分别为β^mix和β^sam:

x0表示初始假设的β^mix和β^sam

b、将β^mix和β^sam代入如下的三个方程组中：

c、对步骤b中的三个方程分别求β^mix和β^sam的偏导，得到如下各参数的等式：

d、将步骤c中计算得到的各参数代入下式中的矩阵进行运算，计算出新的β^mix和β^sam；

e、重复步骤b至d，直至满足如下公式：

(xi+1-xi)/xi<10^-5。

所述同位素比值由如下公式计算而得：

其中，r标准和m1，m2为已知量，分别代表参考标准的同位素比值，该同位素比值中两个同位素的质量，β^sam已由迭代计算模块计算得到。

所述同位素比值中的异常数据点为小于rsam-2sd和大于rsam+2sd，sd表示单次测量同位素比值的标准偏差。

所述元素含量由如下公式计算而得：

其中，csp代表稀释剂中元素的含量；rsp，rmix和rsam代表稀释剂，混合物和样品的同位素比值，masssp和masssam代表混合物中样品和稀释剂称重，wsam和wsp代表稀释剂和样品中元素的原子量，abundsp和abundsam分别代表同位素比值中分母同位素在稀释剂和样品中的丰度。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

本实施例提供的双稀释剂法同位素数据处理系统集成了所有可以使用双稀释剂法的同位素体系，自动剔除异常数据可极大提高工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的双稀释剂法同位素数据处理系统的组成示意图；

图2为迭代计算模块的计算流程图；

图3为本发明优选实施例提供的双稀释剂法同位素数据处理系统的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

参阅图1所示，为本实施例提供的双稀释剂法同位素数据处理系统的组成示意图，该系统100包括数据读入模块1、迭代计算模块2、同位素比值计算模块3、元素含量计算模块4异常数据剔除模块5以及数据输出模块6。

其中，该数据读入模块1用于读取双稀释剂法获得的原始数据，也就是说，通过数据读入模块1可以直接读取原始数据存储文档，不需要进行复制粘贴，以减少研究则的工作量。而该

迭代计算模块2则是根据原始数据来计算得出同位素质量分馏系数以及稀释剂比例，具体的计算过程如图2所示，在图2的式中，β^mix和β^sam未待求解的未知数，分别代表稀释剂在混合物中的比例，混合物测试时仪器的分馏系数，样品与参考标准之间的分馏系数。

计算开始时，首先假设三个初始值β^mix和β^sam(即步骤a)，代入步骤b中的三个方程组中，同时对这三个方程分别求β^mix和β^sam的偏微分得到步骤c中的等式。将初始值代入步骤c中的等式，然后根据步骤d中的矩阵运算，计算出新的β^mix和β^sam，重复上述步骤b至d，直到满足步骤e中的条件，迭代计算结束。

而该同位素比值计算模块3则是根据同位素质量分馏系数以及稀释剂比例来逐行计算同位素比值，具体由如下公式计算而得：

其中，r标准和m1，m2为已知量，分别代表参考标准的同位素比值，该同位素比值中两个同位素的质量，β^sam已由迭代计算模块计算得到，根据上式即可求得样品的同位素比值rsam。完成同位素比值计算后，异常数据剔除模块4自动剔除rsam数据中小于rsam-2sd和大于rsam+2sd的异常数据点，其中sd表示单次测量同位素比值的标准偏差。

该元素含量计算模块5则是根据剔除异常数据后的同位素比值来计算元素含量，具体由如下公式计算而得：

其中，csp代表稀释剂中元素的含量；rsp，rmix和rsam代表稀释剂，混合物和样品的同位素比值，masssp和masssam代表混合物中样品和稀释剂称重，wsam和wsp代表稀释剂和样品中元素的原子量，abundsp和abundsam分别代表同位素比值中分母同位素在稀释剂和样品中的丰度。

最后，该数据输出模块6则将计算得到的同位素比值和元素含量以*.xls格式输出。

上述公式中的具体参数含义如下：

由此可知，与大多数研究者在excel等电子表格中来进行双稀释剂数据处理的方式相比。本实施例提供的双稀释剂法同位素数据处理系统集成了所有可以使用双稀释剂法的同位素体系，自动剔除异常数据，可极大提高工作效率。

作为本实施例的一种优选，如图3所示，上述的双稀释剂法同位素数据处理系统100还包括数据汇总模块7，该数据汇总模块7用于将多个数据文件汇总到同一个文件中，以便于查阅。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。