一种高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法技术

本发明专利技术公开了一种高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法，采用离子计数器，并对离子计数器死时间进行校正，消除其增益因子间的个体差异，获得高的测试结果准确度和精确度，不需要牺牲激光剥蚀测试的空间分辨率；本发明专利技术方法在信号强度低得多的情况下可以提供误差接近的测试结果，具有高灵敏度高精确度高空间分辨率的明显优势。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法
本专利技术属于质谱
，具体涉及一种高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法。
技术介绍
目前铼(Re)—锇(Os)同位素测试已经成为地幔研究最重要的手段之一，在地幔熔融过程中，铼和锇具有不一致的地球化学行为：其中铼为不相容元素，主要进入熔体，而锇为相容元素，能保留在残余相中。因此相较于铷(Rb)—锶(Sr)、钐(Sm)—钕(Nd)和铀(U)—钍(Th)—铅(Pb)这些不相容元素组成的同位素体系而言，铼放射性衰变形成的锇同位素组成在地幔熔融过程中不易改变，更可能长期保存在地幔中。相关技术中，原位锇同位素的测试方法只能用于锇含量较高的地幔硫化物，测试低锇含量样品时测试结果的误差会明显增大。然而硫化物中锇含量高低的变化本身就代表了贵金属元素的亏损或富集。如果只进行高含量样品的测试，便丢失了大量有用的地质信息。对于少量含量接近仪器检测限的样品，可以通过改变激光剥蚀条件或剥蚀能量来进行测试。但这种方法只是简单地增大了样品的进样量，会出现同位素分馏加剧等的问题。此外无论采用线扫还是增大斑束进行剥蚀，均需要牺牲激光剥蚀测试的空间分辨率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种可检测低浓度的天然样品，获得高灵敏度高空间分辨率原位锇同位素比值的测试方法。为解决上述技术问题，本专利技术实施例采用的技术方案是，一种高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法，包括以下步骤：(1)建立激光剥蚀多接收电感耦合等离子质谱的原位测定系统；(2)配制不同浓度梯度的镝(Dy)元素标准溶液，对离子计数器的死时间进行系统校正并获得初始值，而后进行标准物质的原位测试再得到最佳死时间参数值，并设置于所述原位测定系统中；(3)采用相关元素的标准溶液对不同离子计数器的增益因子进行系统测定，从而消除不同离子计数器间的增益因子差异；(4)将待测样品、硫化物固体标准物质采用所述原位测定系统检测，根据监测数据对原位测试过程中的同量异位素干扰、质量分馏和增益因子衰退进行校正，计算得到锇同位素的组成。优选地，所述步骤(2)中，离子计数器的死时间系统校正包括以下步骤：(2-1)配制不同浓度梯度的镝元素标准溶液，选择需校正的离子计数器，调整磁场；(2-2)按浓度从低到高依次对镝元素标准溶液测试，按公式(1)进行信号校正，使不同浓度的镝元素标准溶液测试获得的镝稳定同位素比值一致，得到离子计数器的死时间大概值；其中，I0为原始信号，It为校正后信号，t为死时间；(2-3)循环完成所有离子计数器的死时间校正，获得所有离子计数器的死时间大概值；(2-4)将纯锇硫化物标样、低比值的Re/Os硫化物标样进行多次离子计数器原位计数测试，围绕(2-3)中获得的死时间大概值进行循环微调接收188Os、187Os和185Re的离子计数器的死时间，并计算不同死时间参数下测试结果的标准方差，直至获得最小标准方差值，此时的死时间即为离子计数器的最佳死时间；(2-5)将获得的最佳死时间与离子计数器匹配后，设置于所述原位测定系统中。优选地，所述步骤(3)中，消除不同离子计数器的增益因子差异的具体过程为：(3-1)配制一定浓度的相关元素标准溶液，确定原位测定系统的中所述相关元素的离子束轰击不同离子计数器时的磁场参数；(3-2)在溶液测试模式下，采用跳峰模式对相关元素标准溶液进行测试，让同一同位素离子束循环反复轰击需要校正的离子计数器；(3-3)在长时间测试后，获得不同离子计算器对同一离子束的响应强度，再进行归一化处理来消除不同离子计数器增益因子个体差异，校正获得的增益因子用于计算最终锇同位素的组成。优选地，所述步骤(4)中，得到锇同位素的组成具体包括以下步骤：(4-1)纯锇硫化物外标粉末、纯铼硫化物外标粉末采用还原性材料氮化硼作为熔融坩埚，用金属片封装后放入活塞圆筒压机中熔融淬火获得硫化物外标，将待测样品及所述硫化物外标一并进行所述的原位测定获得检测数据；(4-2)基于纯锇硫化物外标的检测数据计算出外标在原位测试中的锇质量分馏因子；(4-3)基于纯铼硫化物外标的检测数据计算出外标在原位测试中的铼质量分馏因子；(4-4)利用增益因子校正获得的各个同位素信号，再通过线性插值的方法获得待测样品中的锇和铼质量分馏因子；基于铼质量分馏因子进行187Re干扰扣除后、基于锇质量分馏因子进行质量分馏校正，最终计算得到锇同位素组成。与相关技术比较，本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术的高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法，本专利技术实施例采用离子计数器，并对离子计数器死时间进行校正，消除其增益因子间的个体差异，获得具有高准确度和精确度的测试结果，并且不需要牺牲激光剥蚀测试的空间分辨率；本专利技术方法在信号强度低得多的情况下可以提供误差接近的测试结果，具有高灵敏度高精确度高空间分辨率的明显优势。附图说明图1是本专利技术实施例的方法流程示意图；图2是本专利技术实施例的离子计数器校正流程示意图；图3是本专利技术实施例消除离子计数器增益因子个体差异的流程示意图；图4是本专利技术实施例的方法与相关技术方法在测试结果准确度的对比情况；图5是本专利技术实施例的方法与相关技术方法在测试误差比较情况。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。实施例一参照附图1，本专利技术的实施例提供了一种高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法，包括以下步骤：(1)建立激光剥蚀多接收电感耦合等离子质谱的原位测定系统；(2)配制不同浓度梯度的镝(Dy)元素标准溶液，对离子计数器的死时间进行系统校正；参照附图2，具体过程为：(2-1)配制不同浓度梯度的镝元素标准溶液，选择需校正的离子计数器，调整磁场；(2-2)按浓度从低到高依次对镝元素标准溶液测试，按公式(1)进行信号校正，使不同浓度的镝元素标准溶液测试获得的镝稳定同位素比值一致，获得离子计数器的死时间大概值；其中，I0为原始信号，It为校正后信号，t为死时间；(2-3)循环校正完成所有离子计数器的死时间，获得所有离子计数器的死时间大概值；(2-4)将纯锇硫化物标样、低Re/Os比值的硫化物标样进行多次离子计数器原位计数测试，围绕获得的死时间大概值循环微调接收188Os、187Os和185Re的离子计数器的死时间，并计算不同死时间参数下测试结果的标准方差，直至获得最小标准方差值，此时的死时间即为离子计数器的最佳死时间；(2-5)将获得的最佳死时间与离子计数器匹配后，设置于原位测定系统中；以往技术中，原位锇同位素测试对离子计数器的死时间没有十分重视，易造成浓度不同的样品测试结果出现不同的偏差；溶液法只可以测定大概的死时间值，但相对耗时较长(单次耗时>1.5h)，如果依靠多次测定取平均值的方式来优化参数，将耗时巨大；溶液法没有考虑溶液测试和激光测试间的差异，获得的死时间参数始终存在一定的系统偏差；(3)采用相关元素的标准溶液对不同离子计数器的增益因子进行系统测定，从而消除不同离子计数器间的增益因子差异；参照附图3，具体过程为：(3-1)配制一定浓度的相关元素标准溶液，确定原位测定系统中相关元素的离子束轰击不同离子计数器时的磁场参数；(3-2)在溶液测试模式下，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法，其特征是，包括以下步骤：(1)建立激光剥蚀多接收电感耦合等离子质谱的原位测定系统；(2)配制不同浓度梯度的镝元素标准溶液，对离子计数器的死时间进行系统校正并获得初始值，而后进行硫化物固体标准物质的原位测试，并计算出最佳死时间参数值，并设置于所述原位测定系统中；(3)采用相关元素的标准溶液对不同离子计数器的增益因子进行系统测定，从而消除不同离子计数器间的增益因子差异；(4)将待测样品、硫化物固体标准物质采用所述原位测定系统检测，根据监测数据对原位测试过程中的同量异位素干扰、质量分馏和增益因子衰退进行校正，计算得到锇同位素的组成。

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法，其特征是，包括以下步骤：(1)建立激光剥蚀多接收电感耦合等离子质谱的原位测定系统；(2)配制不同浓度梯度的镝元素标准溶液，对离子计数器的死时间进行系统校正并获得初始值，而后进行硫化物固体标准物质的原位测试，并计算出最佳死时间参数值，并设置于所述原位测定系统中；(3)采用相关元素的标准溶液对不同离子计数器的增益因子进行系统测定，从而消除不同离子计数器间的增益因子差异；(4)将待测样品、硫化物固体标准物质采用所述原位测定系统检测，根据监测数据对原位测试过程中的同量异位素干扰、质量分馏和增益因子衰退进行校正，计算得到锇同位素的组成。2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法，其特征是，对应所述步骤(2)中的离子计数器的死时间系统校正，包括以下步骤：(2-1)配制不同浓度梯度的镝元素标准溶液，选择需校正的离子计数器，调整磁场；(2-2)按浓度从低到高依次对镝元素标准溶液测试，按公式(1)进行信号校正，使不同浓度的镝元素标准溶液测试获得的镝稳定同位素比值一致，得到离子计数器的死时间大概值；其中，I0为原始信号，It为校正后信号，t为死时间；(2-3)循环校正完成所有离子计数器的死时间，获得所有离子计数器的死时间大概值；(2-4)将纯锇硫化物标样、低比值的Re/Os硫化物标样进行多次离子计数器原位计数测试，围绕(2-3)中获得的死时间大概值进行循环微调接收188Os、187Os和185Re的离子计数器的死时间，并计算不同死时间参数下测试结果的标准方差，直至获得最小标准方差值，此时的死时间即为离子计数器的最佳死时间；(2-5)将获得的最佳死时间与离子计数器匹配后，设置于所述原位测定系统中。3.根据权利要求1或2所述的一种高灵敏度和高空间分辨率的原位锇同位素测试方法，其特征是，对应所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱律运，刘勇胜，蒋少涌，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42