[发明专利]一种利用多接收二次离子质谱进行锆石铀铅年代测定的方法

说明书

技术领域

本发明是一种利用多接收二次离子质谱测定锆石(分子式ZrSiO₄)铀-铅年龄的方法，属于地质年代学二次离子质谱仪定年方法范畴。

背景技术

二次离子质谱(SIMS)是微区原位分析的一种先进方法。使用经过加速的一次离子束聚焦后轰击被测样品表面，样品表面成分被溅射出，并有部分原子、分子和原子团被电离，即二次离子，在样品表面经过高压加速后进入质谱仪进行分析，得到样品在微区范围内的元素、同位素信息。在进行SIMS分析时，不同元素或者同位素之间的产率不同，即最后接收到的不同元素、同位素的信号强度和其在样品中的真实含量不成比例。这种客观存在的现象称为仪器分馏。而对于不同基质的样品，分馏系数会有差别，该效应称为基质效应。一般的SIMS分析需要一种或多种与被测样品相同基质，即相同主要成分和相同结构，且已知元素、同位素比值的标准样品进行元素、同位素分馏校正。多接收二次离子质谱仪是指装备有多个接收器的磁式二次离子质谱仪，区别于单接收磁式二次离子质谱仪的每个时刻只能对一个质量的离子进行测量，该类仪器一般可同时测量数个不同质量的离子信号。

铀铅衰变体系定年技术是利用矿物中的²³⁸U和²³⁵U两种同位素分别衰变成为²⁰⁶Pb和²⁰⁷Pb的自然现象，通过测量样品中两组元素丰度的比值进而计算出从样品封闭后到当前的年龄。计算公式下所示。

Pb206=U238(eλ238t1-1)]]>......式(1)

Pb207=U235(eλ235t2-1)]]>......式(2)

式(1)和式(2)中²⁰⁶Pb、²³⁸U等标识代表样品经历t时间后该同位素的丰度，其中铅同位素是相应铀同位素的衰变子体，λ₂₃₅和λ₂₃₈分别是铀的两个同位素的衰变常数，t₁和t₂分别为各自衰变的时间，即年龄，。经过数学代换，可得到对应的两个计算年龄的公式，由于该年龄由铀和铅比值计算而来，因此称为铀铅年龄，如下所示。