[发明专利]一种独居石10μm小束斑LA-Q-ICP-MS U-Th-Pb年龄测定方法

摘要

本发明公开了一种独居石10μm小束斑LA‑Q‑ICP‑MS U‑Th‑Pb年龄测定方法，先直接引入浓度为1ppb的标准溶液样品到四级杆电感耦合等离子体质谱仪，通过优化仪器参数，使²⁰⁵Tl的响应强度大于200000cps/ppb，相对标准偏差为1％～2％，双电荷小于1.5％，氧化物产率小于1％；再利用激光剥蚀的方式引入人造玻璃NIST 610固体标准样品到四级杆电感耦合等离子体质谱仪，匹配激光器的载气和四级杆电感耦合等离子体质谱仪的载气，使²³⁸U的计数达到最高；再利用激光剥蚀的方式引入独居石标准样品44069到四级杆电感耦合等离子体质谱仪，采用的激光能量密度为3J/cm²，脉冲频率为4Hz，用10μm小激光束斑测定独居石U‑Th‑Pb年龄。本发明极大地提高了独居石LA‑Q‑ICP‑MS U‑Th‑Pb年龄测定的空间分辨率，满足了独居石测试需求。

主权项

1.一种独居石10μm小束斑LA‑Q‑ICP‑MS U‑Th‑Pb年龄测定方法，其特征在于，所述独居石10μm小束斑LA‑Q‑ICP‑MS U‑Th‑Pb年龄测定方法先直接引入浓度为1ppb的标准溶液样品到四级杆电感耦合等离子体质谱仪，通过优化仪器参数，使205Tl的响应强度大于200000cps/ppb，相对标准偏差为1％～2％，双电荷小于1.5％，氧化率小于1％；再利用激光剥蚀的方式引入人造玻璃NIST610固体标准样品到四级杆电感耦合等离子体质谱仪，匹配激光器的载气He气和四级杆电感耦合等离子体质谱仪的载气Ar气，使238U的计数达到最高；再利用激光剥蚀的方式引入独居石标准样品44069到四级杆电感耦合等离子体质谱仪，采用的激光能量密度为3J/cm2，脉冲频率为4Hz，用10μm小束斑测定独居石U‑Th‑Pb年龄；所述的独居石10μm小束斑LA‑Q‑ICP‑MS U‑Th‑Pb年龄测定方法包括以下步骤:步骤1,优化四级杆电感耦合等离子体质谱仪参数；通过调节矩管位置、采样深度、提取透镜电压、Omega透镜电压、RF功率、载气流量，使1ppb浓度标准溶液中205Tl的响应强度大于200000cps，相对标准偏差为1％～2％，双电荷小于1.5％，氧化物产率小于1％；具体调谐各项参数的步骤如下：配制1ppb标准溶液，并引入到四级杆电感耦合等离子体质谱仪，监控205Tl的计数和RSD，以及156CeO+/140Ce和70Ce++/140Ce+比值，逐项、反复调谐各仪器参数；步骤2、匹配激光载气He气和四级杆电感耦合等离子体质谱仪的载气Ar气，使人造玻璃NIST610标准样品在固定激光剥蚀参数下，238U计数大于450000cps，相对标准偏差小于3％；具体匹配过程如下：以人造玻璃NIST 610标准样品为测试对象，利用激光剥蚀进样到四级杆电感耦合等离子体质谱仪，固定激光剥蚀参数，保证进样量一样，四级杆电感耦合等离子体质谱仪的参数设置参照步骤1中优化后的参数，将He流量分别固定在700、750、800和850mL/min的量值下，改变Ar流量，记录238U计数和RSD，通过比较，得到最优的He气和Ar气流量匹配；步骤3、优化激光器的参数；通过固定激光剥蚀束斑，变换激光能量密度和脉冲频率的方式，探索适合独居石10μm小束斑LA‑Q‑ICP‑MS U‑Th‑Pb年龄测定的激光剥蚀参数，使独居石的238U瞬时信号的灵敏度大于300000cps，且206Pb‑238U的元素分馏指数小于3％；具体优化步骤如下：以独居石标准样品44069为测试对象，利用激光剥蚀进样到四级杆电感耦合等离子体质谱仪，四级杆电感耦合等离子体质谱仪的参数设置参照步骤1中优化后的参数，激光载气He气和四级杆电感耦合等离子体质谱仪的载气Ar气流量设置参照步骤2中最优匹配，先将激光束斑直径固定为24μm，在能量密度分别为2J/cm2，4J/cm2，6J/cm2，8J/cm2的条件下，变换脉冲频率，初步获得适用于独居石U‑Th‑Pb定年的激光剥蚀参数范围；再将束斑直径和激光剥蚀能量密度分别固定在10μm和2J/cm2，变换脉冲频率从1Hz到7Hz，采用单点剥蚀的方式，记录下每组条件下独居石标准样品44069的信号；然后将束斑直径和激光剥蚀能量分别固定在10μm和3J/cm2，变换脉冲频率从1Hz到7Hz，采用单点剥蚀的方式，记录下每组条件下独居石标准样品44069的信号；最后对记录下的信号进行处理，筛出各组条件下独居石238U瞬时信号的最高灵敏度，计算各组条件下独居石的206Pb‑238U的元素分馏指数和206Pb/238U值的RSD，比较得到适用于独居石10μm小束斑LA‑Q‑ICP‑MS U‑Th‑Pb定年的最优激光剥蚀参数；步骤4、在优化后的四级杆电感耦合等离子体质谱仪和激光剥蚀参数下，利用10μm小束斑测定独居石U‑Th‑Pb年龄，使208Pb‑232Th和206Pb‑238U的元素分馏指数小于3％，208Pb/232Th和206Pb/238U同位素比值的单点测试精度均小于3％，206Pb‑238U和208Pb‑232Th加权平均年龄在误差范围内一致，且在推荐值范围内；具体步骤如下：以独居石标准样品44069为测试对象，利用激光剥蚀进样到四级杆电感耦合等离子体质谱仪，四级杆电感耦合等离子体质谱仪的参数设置参照步骤1中优化后的参数，激光载气He气和四级杆电感耦合等离子体质谱仪的载气Ar气流量设置参照步骤2中最优匹配，激光器的参数设置参照步骤3中优化后的激光剥蚀参数，测试过程均采用单点剥蚀方式，每个测点总分析时间为60s，其中背景信号10s，样品信号40s，吹扫信号10s；数据采集采用跳峰模式，204Pb、206Pb、207Pb、208Pb、238U的检测驻留时间均为20ms，232Th的驻留时间为10ms；每测定5个未知样品点，交替测定2次标准样品；采用独居石标样44069作为外标进行U‑Th‑Pb同位素分馏效应和仪器漂移的校正计算，校正计算采用软件Glitter 4.0，未对数据进行任何普通铅校正，数据投图利用Isoplot3.7来完成，最终获得独居石的208Pb‑232Th和206Pb‑238U加权平均年龄。