同位素地質(zhì)年代學(xué)(編輯修改稿)
2024-09-11 21:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 icSector Mass Spectrometer ) N. Jakubowskia et. al., Spectrochimica Acta 53B (1998) 1739–1763 方向聚焦和動能聚焦 ?扇形磁場偏轉(zhuǎn)分離 ?靜電分析器消除相 同質(zhì)量離子間的動能差別 具有更高的分辨率 ? 飛行時間質(zhì)譜 (Timeofflight MS) M. Balcerazak, Analytical Sciences 19(2022) 979989 ?各離子動能相同，飛行速度不同 ?分析速度遠(yuǎn)大于四極桿質(zhì)譜 固體 激光燒蝕 ICPMS樣品引入系統(tǒng)（進(jìn)樣方式） 氫化物 除了稀有氣體 He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe是以氣相形式分析外，同位素地質(zhì)學(xué)家感興趣的放射性元素通常由固體源質(zhì)譜計分析 。火花源質(zhì)譜計中， 含有不同元素混合物的固體樣品形成離子源 。然而，利用這種方法四個因素一起使同位素比值測量中出現(xiàn)低的精度。這些因素包括： 具相同質(zhì)量的原子和分子離子的干擾 、 主要元素基體中微量元素的稀釋 、 低的離子化效率 、 不穩(wěn)定發(fā)射 。質(zhì)譜計精確同位素測量的起始點因此應(yīng)是被分析元素的 化學(xué)分離 。這就要求將樣品轉(zhuǎn)化成溶液。 一、溶樣 經(jīng)典的就是四酸溶樣： HF， HClO4， HCl， HNO3 二、過柱子 （一） RbSr分離 Rb和 Sr、初步的 SmNd分離常常在 陽離子交換柱 上用稀 (大約) HCl 淋洗來完成。柱子通常在使用前用測試溶液進(jìn)行校正。最后，在樣品分離前，柱子樹脂由通過連續(xù)大量的 50%的酸和水清洗。 小體積的巖石樣品溶液加載到交換柱上，用淋洗劑仔細(xì)地洗進(jìn)交換樹脂床中，而后用更多的淋洗劑洗過，直到收集到從樹脂上釋放出所需的元素部分。將該收集部分蒸干，以備加載到質(zhì)譜計中的熱離子金屬燈絲上。 由鹽酸從陽離子柱上淋洗下來的元素粗略地按以下順序： Fe、 Na、 Mg、 K、 Rb、 Ca、 Sr、 Ba、 REE 。 銣－鍶同位素分離純化圖例 Ion chromatography 這種序列由元素在固相 (樹脂 )上分配系數(shù)的增高來加以定義，對于后對于后面元素的釋放要增加淋洗劑的體積。 在收集的 Sr部分中大量的 Ca存在將阻止 Rb的燒除， 87Rb是對 87Sr的直接同量異位體干擾，因此 硝酸是無效的。因為它并不將 Sr從鈣中分離 。 （二） SmNd和 LuHf 在陽離子交換樹脂上用稀鹽酸淋洗，稀土元素以一組狀態(tài)被分離出來，但是由于單個稀土元素的化學(xué)性質(zhì)如此相似，稀土內(nèi)部的分離必須采用更精細(xì)的技術(shù)。由于有幾個同量異位素 (如 144Sm對 144Nd)的干擾 ，這種分離是必須的。 Ba由于它抑制三價稀土離子的離子化，在REE收集部分也必須保持在最低水平 。這可以在 Sr收集部分之后，轉(zhuǎn)換成稀硝酸淋洗介質(zhì)，于是，在稀土之前， Ba被迅速地從柱上淋洗出來。在大約 50%的 HNO3介質(zhì)中，REE作為一組能最快地被淋洗下來(圖 4)。 稀土元素間分離的幾種方法如下： 1） 己基二乙基磷酸氫 (HDEHP)的聚四氟乙烯粉沫 (固定相 )用稀鹽酸淋洗劑 。在該技術(shù) (可稱為“反相”法 )中，輕稀土首先被淋洗下來，而在其它方法中，重稀土首先被淋洗下來。 反相法出現(xiàn)尖的淋洗前峰但長的拖尾 (圖 5)。它非常有效地從 144Nd中除去 Sm的干擾，并且當(dāng)前最普遍使用。然而，大量的的 Ce通常出現(xiàn)于 Nd的收集部分，因此 142Nd不能被精確測定。類似地，輕稀土之間的分離對于 Ce同位素分析不夠好。 圖 5 2） 用羥基異丁酸酸 (HIBA)淋洗的陽離子交換樹脂 。這種方法要求更多的工作準(zhǔn)備淋洗劑，它的 pH值必須仔細(xì)控制。對于 Nd，該方法不及 1)普及，但對于 Ce非常有效。它被推薦用于 LuHf法中的 Lu分離。 3） 用甲醇 稀醋酸 稀硝酸淋洗劑的陰離子交換樹脂 。此方法現(xiàn)在最少用，但如果要求分析 142Nd，此法比 1)好。 4） 另一種方法就是使用高壓液相色譜 (HPLC)。 鉿 (Hf)的分離因為它必須與非常類似的元素 Zr分開而變得困難。由于不溶氟化物沉淀的危險，該程序大部分是在 HF介質(zhì)中進(jìn)行。然而，如果 氟化物在溶解后再加入濃 HNO3可被適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)移，有可能用 HCl淋洗正常的陽離子柱進(jìn)行 Hf的分離 。 （三） Pb 來自鋯石的 Pb和 U通常在陰離子交換柱上用鹽酸淋取分離。然而該法在全巖樣品中不能從大量 Fe中分離出 Pb，它因此引起質(zhì)譜中 Pb發(fā)射不穩(wěn)定。廣泛采用的另一種方法是從最小化的陰離子柱上用稀的氫溴酸淋洗下除 Pb以外的所有其它元素。 Pb在正好 1M的 HBr條 件下，
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