本发明专利技术提出了一种改良的锶虚拟跳扫同位素质谱分析方法，其将待测样品使用多接收质谱计进行测量，该质谱计包含有不少于五个的接收器，该接收器所接收的质量数固定不变，不同的质量数由不同的接收器所接收，并通过动态的虚拟放大器的方式来读取接收器输出的电压值，再利用一系列单个接收器的、体现已知量和未知量的特有关系式，即可得到待测样品的同位素比值。本发明专利技术将锶同位素的比值和含量测定合起来一次自动完成，并且使得测量过程更加简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于同位素质谱学(isotope mass spectrometer)和同位素地质年代学(isotope geochronology)。
技术介绍
地球上的元素锶有四个同位素，即84Sr、86Sr、87Sr、88Sr，其丰度为0.56％，9.86％，7.00％和82.58％。其中部分87Sr是由87Rb的β蜕变87Rb→87Sr+β-反应产生的，其衰变常数为(1.42±0.05)×10-12年-1，所以自然界的87Sr的丰度是变化的，其取决于Rb/Sr和年龄。通常都是以比值87Sr/86Sr来表示87Sr的相对丰度。所以，精确地测量岩石中的锶的各同位素含量及其比值就可以测定岩石的年龄。锶含量非常低，对其进行测量可采用非稀释法和稀释法，用同位素稀释法来进行测量是将待测样品加入锶的人工同位素稀释剂后进行化学分离，其为现有技术的内容，该锶的人工同位素稀释剂中87Sr/86Sr＝S1、88Sr/86Sr＝S2、87Sr/86Sr＝Si均为已知，而自然界中，即待测样品中的84Sr/86Sr＝N1和88Sr/86Sr＝N2是恒定的，分别为0.056584和8.37521。为了测量锶的各同位素含量及其比值，现有技术提出了两种解决方法。第一种解决方法是常规的惯用方法，即为在锶的同位素地质年代学所提出的，既要用稀释法测锶的含量，又要用非稀释法求87Sr/86Sr的比值，从而进行多次完全相同的化学流程和质谱分析来完成；该方法可以使用单接收的同位素质谱计和多接收的同位素质谱计，单接收的同位素质谱计一次只能同时测量一个同位素，而多接收的同位素质谱计一次可以同时测量多个同位素，因此可以用来对锶的同位素进行分析。如代表当今国际质谱技术最高水平之一的美国Finigan Mat质谱公司所出品的带有“虚拟放大器”的多接收的同位素质谱计，其在美国专利号US 342,152中有过该“虚拟放大器”的描述。第二种解决方法是本专利技术人在专利号为ZL97100609.1的中国专利中所提出的方法，该方法利用多接收同位素质谱计一次就完成了锶的各同位素含量及87Sr/86Sr的比值的测量和计算，仅需一次化学流程和质谱分析即可；其解决了不同接收器之间的增益差别问题，同时使锶的同位素分馏得到了自动校正，这两点，在国内外还没有其他方法得到如此完美的解决。但是，上述的两种解决方法各自均存在诸多不足。第一种解决方法由于工序测量复杂，必须对天然锶先后进行稀释分析和非稀释分析，不能把两种分析合起来一次完成；而且其必须计算出诸如增益之类的中间值，在解决增益差的问题时比较繁琐，不够科学，也不够彻底。虽然Finigan Mat质谱公司所出品的带有“虚拟放大器”的多接收的同位素质谱计也是考虑到如何解决增益差的问题，但是其提出的软件解决方案仍然比较烦琐，不够科学，也不够彻底。第二种解决方法虽然可以实现稀释分析和非稀释分析合起来一次完成，但是该方法是以动态跳扫来完成的，即在一个测量周期中，必须通过改变质谱计的磁场大小，来改变谱峰的位置，使得离子流被不同的接收器所接收，即使得同位素被切换到不同的接收器上，达到扫描的目的，其缺点是1、由于磁场强度是通过电磁铁电流的突变(此为称之为跳扫的原因)从一个磁场强度变化到另一个磁场强度，需要一定的设定时间，而且跳扫的峰位也不是绝对重复的，会直接影响到测量结果的准确性。2、当磁场改变的同时，离子流在不同接收器之间扫动，产生拖尾效应，会在接收器上产生杂乱数据。为了尽量减少上述缺点，在采集每个数据时往往需要等待2-4秒钟。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了改进锶的同位素分析，提供一种锶同位素质谱分析方法，其是将锶同位素的比值和含量测定合起来一次自动完成，并且使得测量过程更加简单。为了达到上述目的，本专利技术提出了一种改良的锶同位素质谱分析方法，其将待测样品和锶的同位素稀释剂混合后，使用多接收质谱计进行测量，其中该质谱计包含有不少于五个的接收器Fj(j＝1-5)，该接收器所接收的锶同位素质量数固定不变，质量数84、85、86、87、88由不同的接收器F1、F2、F3、F4、F5所接收；通过该接收器进行不少于3次的测量，第一次测量时至少读取接收器F1、F2、F3、F4、F5所对应的电压值v1j(j＝1-5)，第二次测量时至少读取接收器F2、F3、F4、F5所对应的电压值v2j(j＝1-4)，第三次测量时至少再读取接收器F3、F4、F5所对应的电压值v3j(j＝1-3)；至少利用下面三个关系式(84Sr/86Sr)n·(88Sr/86Sr)n＝(v11·v33)/(v13·v31)、1＝(v14·v23)/(v13·v24)、2＝(v23·v32)/(v22·v33)；和利用下述两种关系式中的一种或两种非稀释分析中的(88Sr/86Sr)n＝8.37521；稀释分析中的/＝/以及Ni＝(87Sr/86Sr)n+·(N1-M1)/(M1-S1)；其中上述关系式中(84Sr/86Sr)n、(87Sr/86Sr)n、(88Sr/86Sr)n为待求的经过同位素分馏校正过的84Sr/86Sr、87Sr/86Sr、88Sr/86Sr标准化值；S1、Si、S2分别为稀释剂中的84Sr/86Sr、87Sr/86Sr、88Sr/86Sr参数，其为已知量；N1、N2分别为待测样品中天然锶的84Sr/86Sr和88Sr/86Sr参数，其为已知量；Ni相当于稀释剂干扰校正后的(87Sr/86Sr)n，M1为待测样品和稀释剂混合的(84Sr/86Sr)n；从而在一个测试周期内同时获得了待测样品中的至少两个(87Sr/86Sr)n的测量值，即1=(V14·V23)·K/(V13·V24)]]>2=(V23·V32)·K/(V22·V33)]]>其中K为(88Sr/86Sr)n值。通过所述关系式还可获得稀释剂和样品的混合比(84Sr/86Sr)n和(88Sr/86Sr)n值。和其中，如果所述的稀释剂的使用量为零时，关系式Ni＝(87Sr/86Sr)n+·(N1-M1)/(M1-S1)仍然成立，此时，M1→N1，该关系式的第二项实际上趋于零，即为虚稀释分析法。本专利技术所述方法通过动态的虚拟放大器的方式来读取接收器输出的电压值，再利用一系列单个接收器的、体现已知量和未知量的特有关系式，即可得到待测样品的同位素比值，而可实现对锶的稀释和非稀释分析作标准化的计算，以克服同位素分馏作业，从而提高测量计算的可靠性；本专利技术大大减小了化学分析和质谱分析的工作量，使得操作更加简单快捷；本专利技术保持离子流相对稳定不变，仅仅读取接收器的输出电压值，使得测量分析过程更加简单，易于操作。为便于贵审查员能进一步了解有关本专利技术为达上述目的所采用的技术手段及其功效，兹例举较佳实施例并配合图式说明如下。附图说明图1是本专利技术实施例第一次测量时，装设有虚拟放大器的热电离质谱计的“跳扫”示意图；图2是本专利技术实施例第二次测量时，装设有虚拟放大器的热电离质谱计的“跳扫”示意图；图3是本专利技术实施例第三次测量时，装设有虚拟放大器的热电离质谱计本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锶同位素质谱分析的方法，其使用多接收质谱计对待测样品进行测量，其特征在于：该质谱计包含有不少于五个的接收器Ｆｊ（ｊ＝１－５），该接收器所接收的锶同位素质量数固定不变，质量数８４、８５、８６、８７、８８由不同的接收器Ｆ１、Ｆ２、Ｆ ３、Ｆ４、Ｆ５所接收；通过该接收器进行不少于３次的测量，第一次测量时至少读取接收器Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５所对应的电压值ｖ１ｊ（ｊ＝１－５），第二次测量时至少读取接收器Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５所对应的电压值ｖ２ｊ（ｊ＝１－４），第 三次测量时至少再读取接收器Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５所对应的电压值ｖ３ｊ（ｊ＝１－３）；至少利用下面三个关系式：（［８４］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］.（［８８］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］＝（ｖ１１.ｖ３３）／（ｖ１３.ｖ３ １）、［（［８７］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］.（［８７］↑Ｓｒ／［８８］↑Ｓｒ）↓［ｎ］］１＝（ｖ１４.ｖ２３）／（ｖ１３.ｖ２４）、［（［８７］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］.（［８７］↑Ｓｒ／［８８］↑Ｓｒ）↓［ｎ］］２＝（ｖ２３.ｖ３２）／（ｖ２２.ｖ３３）；和利用下述两种关系式中的一种或两种：非稀释分析中的（［８８］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］＝８．３７５２１；稀释分析中的［Ｓ↓［１］－（［８４］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］］／ ［（［８４］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］－Ｎ↓［１］］＝［Ｓ↓［２］－（［８８］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］］／［（［８８］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］－Ｎ↓［２］］以及Ｎ↓［ｉ］＝（［８７］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］＋［（［８７］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］－Ｓｉ］.（Ｎ↓［１］－Ｍ↓［１］）／（Ｍ↓［１］－Ｓ↓［１］）；其中上述关系式中：（［８４］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］、（［８７］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］、（［８８］↑Ｓｒ／ ［８６］↑Ｓｒ）↓［ｎ］为待求的经过同位素分馏校正过的［８４］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ、［８７］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ、［８８］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ标准化值；Ｓ↓［１］、Ｓ↓［ｉ］、Ｓ↓［２］分别为稀释剂中的［８４］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ、［８７］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ、［８８］↑Ｓｒ／［８６］↑Ｓｒ参数，其为已知量；Ｎ↓［１］、Ｎ↓［２］分别为待测样品中天然锶的［８４］↑...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：乔广生，储著银，
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：11[中国|北京]
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