用于多接收器等离子体质谱测定的铁铜锌同位素标准溶液研制
唐索寒, 朱祥坤, 李津, 闫斌, 李世珍, 李志红, 王跃, 孙剑
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.02.003
近十来年铁铜锌同位素研究已经成为热门研究领域, 铁铜锌同位素分析方法日趋成熟, 但是铁铜锌同位素标准物质却十分匮乏。目前欧盟参考物质及测量研究所(IRMM)有1个铁同位素标准物质和1个锌同位素标准物质, 前者售罄, 后者价格昂贵; 美国国家标准局(NIST)有1个铜同位素标准物质。为了适应我国铁铜锌同位素研究的发展, 本文使用铁铜锌元素浓度标准溶液作为备选标准溶液研制了铁铜锌三个同位素标准溶液(CAGS-Fe、CAGS-Cu和CAGS-Zn)。三个备选标准溶液经过F检验均匀性良好; 在38个月内δ56Fe、δ57Fe、δ65Cu、δ66Zn和δ68Zn值没有显著性变化, 具有良好的稳定性; 主要特性值的推荐值及95%置信水平的不确定度为:CAGS-Fe, δ56FeIRMM014(‰)=0.80±0.05, δ57FeIRMM014(‰)=1.20±0.10;CAGS-Cu, δ65CuIRMM976(‰)=0.57±0.06;CAGS-Zn, δ66ZnIRMM3702(‰)=-0.77±0.10, δ68ZnIRMM3702(‰)=-1.55±0.13。本文研制的标准溶液可用于多接收器等离子体质谱仪测定铁铜锌同位素时的仪器校正和质谱分析过程监控, 对于不同实验室的测试数据对比具有重要意义。
关键词: 铁铜锌同位素, 标准溶液, 特性值, 多接收器电感耦合等离子体质谱法
玄武岩标准样品铁铜锌同位素组成
唐索寒, 闫斌, 朱祥坤, 李津, 李世珍
报道了三种玄武岩标准样品(BCR-2、BIR-1a和GBW 07105)的铁铜锌同位素数据。实验使用HNO3-HF混合酸消解玄武岩标准样品;AGMP-1阴离子交换树脂分离提纯样品中的铜铁锌,利用多接收等离子体质谱仪(MC-ICPMS)测定铁铜锌同位素比值,分析过程中使用样品-标准-样品交叉法校正仪器的质量分馏。实验得到BCR-2、BIR-1a和GBW 07105标准样品的高精度铁铜锌同位素组成(95%置信水平的不确定度)分别为:δ56FeBCR-2-IRMM014=0.070‰±0.018‰(2SD),δ65CuBCR-2-SRM976=0.16‰±0.04‰(2SD),δ66ZnBCR-2-IRMM3702=-0.072‰±0.020‰(2SD);δ56FeBIR-1a-IRMM014=0.044‰±0.026‰(2SD),δ65CuBIR-1a-SRM976=0.027‰±0.019‰(2SD),δ66ZnBIR-1a-IRMM3702=0.085‰±0.032‰(2SD);δ56FeGBW 07105-IRMM014=0.126‰±0.039‰(2SD),δ65CuGBW 07105-SRM976=0.12‰±0.01‰(2SD),δ66ZnGBW 07105-IRMM3702=0.22‰±0.03‰(2SD)。这些数据在误差(不确定度)范围内与国际上已发表的数据是一致的。三个玄武岩标准样品的铁铜锌同位素组成数据的发表为铁铜锌同位素研究提供了统一的标准,使地质样品的铁铜锌同位素数据的质量监控成为可能。
关键词: 玄武岩标准样品, 铁铜锌同位素, 多接收等离子体质谱法
样品量的大小对铜锌同位素测定值的影响
闫斌, 朱祥坤, 陈岳龙
利用多接收电感耦合等离子体质谱法测定铜、锌同位素比值时,样品量的大小对其同位素测定值存在一定的影响。本研究中使用不同量的实验室标准溶液(CAGS-Cu、CAGS-Zn)过柱,并以该标准溶液为基准,采用标准-样品交叉法测定铜、锌同位素比值。结果表明,当铜、锌的样品量小到一定程度时,其同位素测定值偏离真值;当铜、锌的样品量足够大时,其同位素测定值趋于真值。流程本底对同位素测定值的影响可忽略不计,同时也不存在同质异位素干扰,说明这一现象极可能来自所用试剂和离子交换树脂的杂质组分产生的基质效应。在本文报道的实验条件下,当铜的样品量≥4 μg、锌的样品量≥1 μg时才能够确保铜、锌同位素测定结果的准确性。这一现象是否在其他同位素体系的测试过程存在,是个值得注意的问题。
关键词: 铜同位素, 锌同位素, 样品量, 基质效应, 多接收器等离子体质谱
双稀释剂法在非传统稳定同位素测定中的应用——以钼同位素为例
李津, 朱祥坤, 唐索寒
仪器的质量分馏校正是提高同位素分析数据精度的关键。"同位素双稀释剂"的测定方法可实现严格的仪器质量分馏校正。文章以Mo同位素为例,详细介绍了同位素双稀释剂法的原理、计算方法以及应用多接收器等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)进行Mo同位素组成高精度分析的方法。双稀释剂和标准样品的100Mo/97Mo使用Pd溶液的104Pd/102Pd标定,其他Mo同位素比值通过100Mo/97Mo标定。对100Mo/95Mo、98Mo/95Mo和97Mo/95Mo三组Mo同位素比值建立3个非线性方程,组成一个非线性方程组,在认为仪器质量分馏和自然分馏都符合指数法则的前提下,通过Taylor公式将非线性方程组转换成线性方程组,使用牛顿迭代法计算出样品的Mo同位素组成。在使用MC-ICP-MS分析过程中,每组数据采集20个数据点,最终的δ100Mo/95Mo、δ98Mo/95Mo和δ97Mo/95Mo是这20组数据得到的20组δ100Mo/95Mo、δ98Mo/95Mo和δ97Mo/95Mo的平均值。
关键词: 双稀释剂, 钼同位素, 多接收器等离子体质谱仪, Taylor公式, 牛顿迭代法
国土资源部同位素地质重点实验室
朱祥坤, 李延河, 陈文
国土资源部同位素地质重点实验室,由中国地质科学院地质研究所和矿产资源研究所共建而成,该实验室的前身为中国地质科学院同位素地质实验室,成立于1958年,是国内最早建立的同位素地质实验室之一。1990年成为原地质矿产部同位素地质开放实验室,2003年改称为国土资源部同位素地质重点实验室。半个多世纪以来,实验室先后建立了钾-氩、氩-氩、铷-锶、铀-铅、钐-钕、铀系不平衡、(铀-钍)/氦等定年方法,氢、氧、硫、氮、锂、硼、镁、铁、铜、锌、钼、钛、硒等同位素测定方法以及稀有气体同位素测定方法。
关键词:
碳酸盐矿物铁同位素测试的选择性溶解方法研究——以白云鄂博矿床赋矿白云岩为例
孙剑, 朱祥坤, 陈岳龙
碳酸盐矿物铁同位素测试的选择性溶解方法包括稀盐酸溶解法和稀醋酸溶解法,已应用于一般地质样品。但是对于白云鄂博矿床这类矿物组成复杂的特殊样品。本文在常温下对白云石、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、钠闪石和黑云母等白云鄂博矿床中常见的含铁矿物进行稀盐酸(0.5~1 mol/L 盐酸)溶解条件实验。结果显示,稀盐酸在短时间内(约3 h)能够有效地溶解碳酸盐矿物中的铁,而铁氧化物、硫化物、硅酸盐矿物的铁溶解率基本都< 1%。实验选取典型的白云鄂博矿床赋矿白云岩,对比了稀盐酸溶解法、稀醋酸溶解法与分离白云石单矿物进行全部溶解所获得的铁同位素组成:赋矿白云岩E-16的δ56Fe值分别为-0.69‰、-0.62‰、-0.69‰;赋矿白云岩E-26的δ56Fe值分别为-0.19‰、-0.18‰、-0.12‰,三种方法在误差(不确定度)范围内结果一致。此外,稀醋酸对碳酸盐的部分溶解过程中没有观察到明显的铁同位素分馏现象,表明稀盐酸溶解法和稀醋酸溶解法都能用于提取白云鄂博矿床样品碳酸盐矿物的铁同位素信息。本研究对于碳酸盐矿物的选择性提取技术在地质上的应用具有借鉴和指导意义。
关键词: 白云鄂博矿床, 白云岩, 碳酸盐矿物, 稀盐酸溶解, 稀醋酸溶解, 铁同位素
自动分离提纯系统的研制及其在同位素分析测试中的应用
朱志勇, 朱祥坤, 杨涛
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201908120123
传统自然流速层析柱法存在离子容易扩散、流速不可控等问题,而元素的自动分离提纯技术可以提高同位素分析效率,压缩在室内提纯化学元素所需的时间。为了降低这种扩散效应、缩短淋洗时间,本文研制了一种自动分离提纯系统,用于元素的自动分离、提纯。该系统由流体切换阀、柱塞泵、自动进样器等部件构成,所有部件与计算机联接,每个部件可单独控制。该系统装配了两根层析柱,通过控制切换阀,可使两者组合使用,甚至能进行逆向淋洗,这与传统自然流速法完全不同。将海水样品分别通过传统自然流速法和本系统进行淋洗提纯,使用加压自动分离提纯系统后,元素(尤其是阴离子)的扩散效应得到明显改善。上样量均为1.0mL时,采用传统自然流速法,硼元素的淋洗峰宽为2.5~3.0mL,而采用本系统淋洗峰宽仅为1.0mL。自然流速法下,不同酸度淋洗液的淋洗速度不同,而本系统的流速精确可控,可确保流速稳定。本文研制的自动分离提纯系统在分离效果和分离能力上均比传统重力法表现优异,在分离元素进行同位素分析方面具有较大的应用前景。
关键词: 自动分离提纯, 同位素分析, 多层析柱, 分配系数
利用套柱法快速分离提纯Sr和Nd元素
朱志勇, 潘辰旭, 朱祥坤
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201908120126
样品放射性成因Sr-Nd同位素比值受控于源区初始同位素组成、放射性元素母体与子体相对丰度,以及衰变时间等因素。它们具有极强的示踪能力,因而在地质学领域有广泛的应用。传统的Sr-Nd同位素分析使用的是阳离子树脂,提纯Nd元素时往往涉及有机试剂以及调节pH值等操作,其分析效率较低。近年来特效树脂的出现使得分离这些元素变得简单,但是受硫酸根等因素影响,特效树脂使用次数有限。为了提高分析效率,缩短分析时间,本文开发了一种套柱法,该方法结合阳离子树脂和特效树脂,实现了Sr-Nd元素的快速分离,并且能延长特效树脂的使用寿命。实验采用阳离子树脂、Sr特效树脂和LN稀土特效树脂对玄武岩BCR-2标样进行了分析。Sr-Nd回收率均>90%,BCR-2玄武岩87Sr/86Sr比值为0.705016±0.000016(n=36,1SD),143Nd/144Nd比值为0.512624±0.000012(n=39,1SD),与前人TIMS法获得的结果吻合(87Sr/86Sr:0.705000~0.705023;143Nd/144Nd:0.512630~0.512650)。最终分离提纯的溶液中85Rb/86Sr值小于0.01,147Sm/144Nd值小于0.001,表明该方法可以高效分离Rb-Sr和Sm-Nd,实现Sr、Nd同位素的准确分析。
关键词: Sr-Nd同位素, 特效树脂, 拖尾, 叠柱法, 快速提纯

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