[发明专利]原位微区同位素定年装置及方法

说明书

本发明涉及一种原位微区同位素定年装置及方法，涉及地学和石油地质研究技术领域，用于解决现有技术中存在的操作步骤繁琐、流程较多、实验周期长以及实验中存在安全隐患的技术问题，本发明提供的原位微区同位素定年装置，包括样品容器和激光器，样品容器上方的激光器可对样品容器中的单个矿物进行微区冷剥蚀释放出氦‑4元素(⁴He)，且无热效应影响，因此降低了实验误差，提高了实验的精度；同时，通过调节激光光斑与频率等参数，可对磷灰石、锆石样品进行二次剥蚀，以激发铀元素(U)和钍元素(Th)，由于取消了传统的方法中酸化学消解的步骤，因此不仅缩了简化了实验的操作、还保证了实验的安全性。

技术领域

本发明涉及地学和石油地质研究技术领域，特别地涉及一种原位微区同位素定年装置及方法。

背景技术

放射性同位素定年方法，尤其是(U-Th)/He定年技术是近年来迅速发展起来的一种低温热年代学研究的新技术，在地质体定年、热演化、地形地貌演化和沉积物源分析等得到了广泛应用，尤其在沉积盆地中构造抬升剥蚀时间及剥蚀厚度恢复、热史动态演化、构造形成后石油生成的时代、由构造抬升导致的圈闭形成时间及成藏年代的约束等方面的研究中，具有广阔的应用前景。现在国内外普遍采用的(U-Th)/He分析方法主要分四个步骤:(1)显微镜下挑选出晶型发育好、无裂缝、无包裹体的磷灰石和锆石矿物颗粒3-5颗，进行描述、拍照，测量其长、宽、高，并分别装载到铂元素(Pt)和镍元素(Ni)容器中；(2)将装载好的矿物颗粒送入激光氦提取分析仪进行分析，通过980nm的二极管激光器分别对磷灰石、锆石颗粒进行加热(磷灰石和锆石加热温度分别是900℃左右、1200℃左右)，释放出其中的含氦-4元素(⁴He)；(3)将释放完⁴He的样品转移至聚四氟乙烯溶样罐中，进行较长时间(磷灰石约需1天、锆石约需7天)的高温酸化学消解(HF、H₂SO₄)并加入稀释剂，最后进行电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)离线测量铀元素(U)和钍元素(Th)的含量；(4)依据衰变方程进行年龄计算，并根据测得矿物颗粒的长、宽、高进行年龄校正。

但这种实验方法比较复杂，涉及到的操作步骤繁琐、流程较多，实验周期长，同时，酸化学消解(HF、H₂SO₄)样品过程存在较大的安全隐患，对测试人员的人身安全具有较大的威胁。

发明内容

本发明提供一种不同采集参数原位微区同位素定年装置及方法，尤其适用于(U-Th)/He定年，其用于解决现有技术中存在的操作步骤繁琐、流程较多、实验周期长以及实验中存在安全隐患的技术问题。

本发明提供一种不同采集参数原位微区同位素定年装置，包括样品容器和激光器，所述样品容器的开口端设置有透明的盖板，所述激光器移动地设置在所述盖板的上方。

在一个实施方式中，所述激光器为193nm准分子激光器。

在一个实施方式中，所述激光器包括用于观测样品位置的摄像头和用于使所述激光器到达指定位置坐标的控制器

在一个实施方式中，所述盖板为蓝宝石玻璃盖板；所述样品容器的开口端与所述盖板之间设置有无氧铜垫圈。

在一个实施方式中，所述样品容器构造为圆柱形，所述样品容器的内部设置有样品固定部。

在一个实施方式中，所述样品固定部包括用于放置样品的样品盘和用于固定所述样品盘的十字卡槽；

所述样品盘设置于所述样品容器的底部；所述十字卡槽为设置于所述样品容器的内壁上的定位凸起。

在一个实施方式中，该装置还包括分别与所述样品容器管路连接的真空单元、分析单元以及载气单元，所述样品容器与所述真空单元、分析单元以及载气单元之间的连接管路均为具有玻璃衬里的不锈钢管；

所述样品容器与所述真空单元之间的所述不锈钢管上设置有真空计。