应用Argus多接收稀有气体质谱仪准确测量空气的Ar同位素组成.pdf

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1、２０１６年５月岩矿测试Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．３Ｍａｙ２０１６ＲＯＣＫＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳ２２９～２３５文章编号：０２５４５３５７（２０１６）０３０２２９０７ＤＯＩ：１０．１５８９８／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－２１３１／ｔｄ．２０１６．０３．００３应用Ａｒｇｕｓ多接收稀有气体质谱仪准确测量空气的Ａｒ同位素组成李军杰，刘汉彬，张佳，金贵善，张建锋，韩娟（核工业北京地质研究院，北京１０００２９）摘要：稀有气体质谱仪准确测量氩同位素组成是Ａｒ－Ａｒ法高精度定年的前提，目前测量氩同位素主要应用单接收或

2、多接收质谱仪，其中多接收稀有气体质谱仪在数据准确性和重现性等方面具备优势。本文研究了Ａｒｇｕｓ多接收稀有气体质谱仪应用于测量Ａｒ同位素过程中一些主要因素对测量结果准确度和重现性的影响情况。结果表明，整套系统在静态模式下不同时间段的本底值极低，不影响测定；仪器电子倍增器的接收效４０率优于９９．６７％，可显著提高Ａｒ低含量样品测量精度，当Ａｒ信号强度低于０．５Ｖ时，用电子倍增器测量４０３６４０３６Ａｒ／Ａｒ组成的标准偏差仅为０．１１％，而用法拉第杯测量Ａｒ／Ａｒ组成的标准偏差为０．５３％；仪器的质量歧视效

3、应可通过多次循环测量并采用指数定律获得稳定的质量歧视校正因子（此值相对标准偏差为０．０４３４％），实现对Ａｒ同位素组成的准确校正。本文以测量空气中的氩同位素组成为例，证明了Ａｒｇｕｓ多接收稀有气体质谱仪的测试效率比单个接收器跳峰方式的测试效率高，测试结果更精确，因此适合年轻样品或含钾量极低的样品的Ａｒ－Ａｒ高精度定年工作。关键词：稀有气体质谱仪；多接收；跳峰接收；Ａｒ－Ａｒ定年；电子倍增器接收效率；质量歧视效应中图分类号：Ｏ６５７．６３文献标识码：Ａ氩气是空气中含量最多的稀有气体，准确测量方式：①单个

4、检测器通过改变磁场，采用跳峰方式逐空气的氩同位素组成非常重要。首先，空气的氩同一接收氩的同位素；②采用固定磁场位置，多个检测位素组成被广泛应用于对质谱仪的质量歧视效应进器对氩同位素进行同时接收。两者相比，后者具备［１］行校正；其次，在Ｋ－Ａｒ法和Ａｒ－Ａｒ法对岩石矿明显的优势，不但可以节省检测时间，降低了静态模物进行定年时，由于样品在冷却结晶初期会捕获空式下质谱仪飞行管道内释放的非样品来源的Ａｒ的气中的４０Ａｒ而干扰放射成因４０Ａｒ的测定，通过测试样干扰，同时避免了在跳峰过程中由于磁场变化而引品中的３

5、６Ａｒ，利用空气的氩同位素组成来计算样品起磁滞效应带来的测量误差。最重要的是，多接收形成初期捕获的空气４０Ａｒ并进行扣除，可以准确获质谱仪的每个检测器可以配备不同的高阻放大器，４０这对于信号强度差别比较大的离子束（如大信号强得放射成因Ａｒ的含量，这对于准确校正年轻样品４０＋３６＋［２－３］度Ａｒ和小信号强度Ａｒ）可以用配备不同高阻或者含钾量极低的样品更为重要。放大器的法拉第杯接收，大大提高了检测低信号强空气中稀有气体的丰度较低，应用稀有气体质［４］度离子束的准确性。目前我国实验室基本上是谱仪测量时，为

6、了提高测试灵敏度，通常采用静态模通过改变磁场，采用跳峰的方式进行Ａｒ同位素组成式进行测量。将气体引入质谱仪内，通过热电子离的测量，这种测量降低了测试效率，且需要通过延长子源进行轰击，经过偏转磁场，最终不同离子束被检［５］时间来消除磁滞效应带来的影响。当前只有少测器采集。目前对于离子束的信号采集主要有两种收稿日期：２０１５－０８－０８；修回日期：２０１６－０５－０６；接受日期：２０１６－０５－２０基金项目：中核集团地矿事业部铀矿地质科研项目（测Ｄ１４０２－２）作者简介：李军杰，在读硕士研究生，工程师，主

7、要从事稀有气体同位素示踪及Ａｒ－Ａｒ同位素年代学工作。Ｅｍａｉｌ：５６４４８４４８０＠１６３．ｃｏｍ。通讯作者：刘汉彬，博士，博士生导师，研究员级高级工程师，主要从事同位素地球化学及同位素分析测试研究。Ｅｍａｉｌ：ｈａｎｂｉｎｌｉｕ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。—２２９—岩矿测试第３期２０１６年ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｙｋｃｓ．ａｃ．ｃｎ３数实验室采用大型气体质谱仪Ｈｅｌｉｘ－ＭＣ同时接收能基本吸附一个标准空气压下，体积为０．１ｃｍ的空的方式进行测试，由于Ｈｅｌｉｘ－ＭＣ气体质谱仪内部气内的活性气体。在活性炭冷

8、阱上套上液氮，吸附的飞行管道体积较大，且接收杯调节及选择过程较稀有气体中的氩、氪和氙，并抽走解冻的氦气和氩为繁琐，这在一定程度上限制了仪器测试的灵敏度气，由于空气中氪和氙的含量较低，约为［６］和稳定性。０．０００１２３％，不会对氩同位素的测量造成影响，因Ａｒｇｕｓ多接收稀有气体质谱仪专门用来测试Ａｒ此没有对其进行分离。纯化好的氩气随后稀释至一－７同位素组成，该仪器多接收的测试方式提高了测量个约２Ｌ经过高温烘烤、真空达到～１０Ｐａ的取样效率，且可以保证测试