Carius管分解样品的方法和Re-Os同位素分析的方法技术

本发明专利技术涉及同位素分析领域，公开了一种Carius管分解样品的方法和Re‑Os同位素分析的方法。所述Carius管分解样品的方法包括：在‑80至‑50℃的条件下，将待分析样品、稀释剂、HCl和HNO3加入到Carius管内，待各组分完全冷冻后，对Carius管进行融封；将前述融封的Carius管进行加热，其中，所述稀释剂通过转移容器承载所述稀释剂一同转移至Carius管内，所述转移容器包括管口、管体和管底，所述转移容器的管口为开口结构，所述管体为圆柱状结构，所述管底为封口状结构，且材质为高硼硅玻璃。本发明专利技术提供的方法能够优化操作流程、节约成本、降低环境污染并保障Re‑Os同位素分析的准确度。

Carius tube decomposition method and Re-Os isotope analysis method

【技术实现步骤摘要】
Carius管分解样品的方法和Re-Os同位素分析的方法
本专利技术涉及同位素分析
，具体涉及一种用于Re-Os同位素分析中样品预处理的Carius管分解样品的方法和Re-Os同位素分析的方法。
技术介绍
Re-Os同位素分析中地质样品的溶解存在以下困难：地质样品中Re(地壳中0.2×10-9～1×10-9g/g，地幔橄榄岩中0～0.4×10-9g/g)、Os(地壳中10×10-12～100×10-12g/g，地幔橄榄岩中1×10-9～5×10-9g/g)的含量低，溶样过程须严格控制本底值；Os的最高氧化态OsO4在相对低的温度(在105Pa下沸点约为130℃)下易挥发，不能简单地用氧化性溶液(如HF-HNO3-HClO4混合液)在开放环境中溶样，且聚四氟乙烯(Teflon)容器对OsO4有强烈的吸附效应，不能用来在高温下溶解样品；Os在硫化物相中块金效应明显，为保证样品的代表性，有时需要溶解1克及以上的样品；样品和稀释剂间的同位素平衡不易达到完全均一化。为解决以上问题采用了多种溶样方法：碱熔法、微波消解法、硫化镍火试金法、Carius管法。其中，Carius管法是在密闭条件下采用强氧化剂溶样，使样品和稀释剂间达到同位素平衡；在装样、取样时保持低温，能防止Os的损失；采用的酸试剂易于纯化，可较好地控制本底；且Carius管为一次性使用，避免了交叉污染，Carius管的材质为高硼硅玻璃管，对Os无吸附作用。因此，在同位素定年分析领域中，Carius管法自1995年以来被广泛用于地幔岩、硫化物、火山岩、沉积物等样品的溶解。Re-Os同位素定年采用的方法为同位素稀释法，Carius管法是目前Re-Os同位素研究中的主要用于分解样品的方法(Cariusetal.,1860；Gordonetal.,1943；Shireyetal.,1995；CohenandWaters,1996；杜安道等,2001)。卡洛斯管(CariusTube)是一种耐高温高压的厚壁高硼硅玻璃管或石英管。Shirey等(1995)用于Re-Os体系的Carius管其主体的长度约为20cm，外径约为1.9cm，内径约为1.6cm；颈部的长度约为5cm，外径约为0.9cm，内径约为0.6cm。采用王水或者逆王水作为溶剂，密封条件下，在230-240℃高温高压下溶解岩石或矿物样品(例如硅酸盐岩、硫化物和金属矿物等)。Carius管法主要操作流程为以下几步：1、准确称取一定量样品(2mg-1g，精确到0.00001g)，并将称取的样品通过细长颈玻璃漏斗加入到Carius管底部；2、准确称量Re-Os稀释剂(精确到0.00001g)，并将量取的Re-Os稀释剂溶液加入到特氟龙(Teflon)小瓶内；3、缓慢加液氮到已装有半杯乙醇的保温杯中，边加边搅拌，使前述混合产物成粘稠状，调节前述混合产物温度在-80至-50℃得到冷剂，把装好样品的Carius管放到该装有前述冷剂的保温杯中；4、把事先准确称取好的Re-Os稀释剂通过细颈漏斗加入到Carius管底部，然后按顺序依次加入HCl、HNO3，其中，HCl、HNO3的用量比为1:2～1:4，酸量的多少取决于取样量的大小，酸液的加入过程中需注意控制体系温度处于-80至-50℃之间，否则可能由于Re-Os稀释剂中的190Os的少量挥发损失导致年龄测定值偏低；5、待Carius管内溶液完全冷冻后，用煤气氧气火焰枪对Carius管的细颈部分进行加热融封，使装有待测样品、Re-Os稀释剂和酸剂的Carius管形成密封体系，之后在烘箱中加热200℃以上加热48小时及以上，使样品溶解。以上为Carius管法主要的步骤。Re-Os稀释剂是同位素稀释法中最关键的因素，在Re-Os稀释剂转移的过程损失量的多少直接影响着最终的数据质量。然而，该方法在Re-Os稀释剂转移的操作过程中，存在以下缺陷：1)Re-Os稀释剂存在转移不完全的隐患。首先，稀释剂的溶剂6MHCl介质，在还原条件下Teflon材质对低价态的Os可能无吸附能力，但是当稀释剂加入到Teflon小瓶里之后，溶液中的可能有痕量的Os可能会被空气中的O2氧化至OsO4，而Teflon材质对OsO4有强烈的吸附能力，进而导致最终的数据存在偏差；其次，Re-Os稀释剂在由Teflon小瓶倒入Carius管的过程中，如果操作不小心会容易导致稀释剂飞溅，造成Re-Os稀释剂损失；第三，若Teflon小瓶清洗不干净，会出现溶液“挂壁”的现象，同样会导致Re-Os稀释剂转移不完全；2)操作过程复杂，误操作率高。首先，为了保证稀释剂能尽量转移到Carius管中，在稀释剂倒入Carius管中之后，需依次将用来分解样品的酸剂多次洗涤Teflon小瓶然后再倒入Carius管中，该操作的目的是将残留在Teflon小瓶中的稀释剂尽可能转移到Carius管中，同时该操作还能起到冲洗漏斗上稀释剂的作用，加酸的顺序为先HCl后HNO3。其次，整个操作过程非常繁琐，尤其当样品数量较多时，在加酸的过程中不但要注意不能将稀释剂加入到错误的Carius管中，由于不同的样品对应的稀释剂浓度和用量不同，若将特定样品对应的Re-Os稀释剂转移到装有其他样品的Carius管中，会直接导致样品作废。同时还要注意不能将酸加入到错误的Carius管中，若加错直接影响两个样品的测试结果，代价较大。以上操作发生错误都会影响着最终结果。3)耗时长，液氮需求量大。首先，由于整个操作流程异常繁琐，当样品量较大时，稀释剂转移的过程所需要的时间会占整个分解样品流程所需时间的三分之一；其次，所述Carius管在样品溶解过程中放置于装有冷剂的保温杯中，通过向装有乙醇的保温杯中加入液氮使温度保持在-80至-50℃之间，该操作的目的是尽量避免稀释剂中190Os的少量氧化挥发损失导致的年龄测定值偏高的现象。但是在实际的操作过程中，由于在稀释剂的转移过程中需要精力高度集中，对于乙醇的温度控制易被忽略，导致液氮无法及时添加、乙醇温度升高，进而造成190Os部分氧化挥发损失；第三，若要保持稀释剂转移过程中的持续低温状态，需要持续向乙醇中添加液氮，当样品用量大时，稀释剂转移操作耗时长，因此液氮的需求量较大，无形中增加了实验成本。4)Teflon小瓶清洗流程复杂且洗液消耗大。Teflon小瓶作为稀释剂容器，其洁净程度尤为重要。由于Teflon小瓶制作成本高，因此均需反复使用，为了防止不同批次的稀释剂互相影响，待同一批次的Teflon小瓶使用结束需要进行清洗。由于Teflon的材质为氟聚合物，对Os元素有较强的吸附作用，因此传统的冲洗方法无法将Os全部洗掉。针对这个问题，目前大部分实验采用的方法是将用过的Teflon小瓶放入HNO3或者逆王水中加热煮沸，利用硝酸或者逆王水强氧化性的特征将Os氧化至挥发性的OsO4，以彻底除去残留在Teflon稀释剂小瓶中的Os本底。为了保证小瓶中的Os尽量去除，一般情况下会在开放条件下，将Teflon小瓶与酸液混合2个小时以上。然而，在这个操作过程中，会消耗掉大量的酸，一般情况下，清洗10个容积为8-9mL的Teflon小瓶大约需要500-800mL的酸量，这不但增加实验成本，废液如果处理不当还会造成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于Re‑Os同位素分析中样品预处理的Carius管分解样品的方法，其特征在于，该方法包括：(i)在‑80至‑50℃的条件下，分别将待分析样品、稀释剂、HCl和HNO3加入到Carius管内，待上述各组分完全冷冻后，对所述Carius管的管口进行融封，获得封装有待分析样品、稀释剂、HCl和HNO3的Carius管；(ii)将步骤(i)获得的封装有待分析样品、稀释剂、HCl和HNO3的Carius管在200℃至240℃下加热48‑72小时；其中，步骤(i)中，所述稀释剂通过转移容器承载所述稀释剂一同转移至Carius管内；所述转移容器包括管口(1)、管体(2)和管底(3)，所述转移容器的管口(1)为开口结构，所述管体(2)为圆柱状结构，所述管底(3)为封口状结构，且所述转移容器的材质为高硼硅玻璃。

【技术特征摘要】
1.一种用于Re-Os同位素分析中样品预处理的Carius管分解样品的方法，其特征在于，该方法包括：(i)在-80至-50℃的条件下，分别将待分析样品、稀释剂、HCl和HNO3加入到Carius管内，待上述各组分完全冷冻后，对所述Carius管的管口进行融封，获得封装有待分析样品、稀释剂、HCl和HNO3的Carius管；(ii)将步骤(i)获得的封装有待分析样品、稀释剂、HCl和HNO3的Carius管在200℃至240℃下加热48-72小时；其中，步骤(i)中，所述稀释剂通过转移容器承载所述稀释剂一同转移至Carius管内；所述转移容器包括管口(1)、管体(2)和管底(3)，所述转移容器的管口(1)为开口结构，所述管体(2)为圆柱状结构，所述管底(3)为封口状结构，且所述转移容器的材质为高硼硅玻璃。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(i)中，所述转移容器中的管口(1)为具有缺口的开口结构，所述缺口为规则或不规则形状缺口。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(i)中，所述转移容器中的管口(1)的缺口为锯齿状缺口或波纹状缺口。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(i)中，所述转移容器中的管底(3)为平底、圆底或...

【专利技术属性】
技术研发人员：高炳宇，李文君，张连昌，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11