[发明专利]一种对矿物进行无标样氩‑氩定年的方法

权利要求书

1.一种对矿物进行无标样氩-氩定年的方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1：将矿物样品用铝箔包裹成样品片，并于样品片前后各贴一高纯镍片，然后放入加速器中子源中进行中子照射；

步骤2：检测照射后的镍片，确定中子反应截面σ的值，并计算加速器中子源的中子通量N；

步骤3：将照射后的矿物样品装载到稀有气体测量系统，加热熔融样品后，用稀有气体质谱仪测定矿物样品的Ar同位素⁴⁰Ar，³⁹Ar和³⁶Ar含量，通过数据计算得到所需的⁴⁰Ar*/³⁹Ar_K；

步骤4：将加速器中子源的中子通量N、反应截面σ和⁴⁰Ar*/³⁹Ar_K代入公式计算矿物样品的氩-氩年龄；

其中，t为矿物样品的氩-氩年龄，λ为⁴⁰K的总衰变常数，λ＝5.543(±0.010)×10^-10a^-1，λ_e、λ′_e分别为⁴⁰K衰变为⁴⁰Ar的两个分支的衰变常数，λ_e＝0.572(±0.004)×10^-10a^-1,λ′_e＝0.0088(±0.0017)×10^-10a^-1，⁴⁰Ar*/³⁹Ar_K为放射性成因⁴⁰Ar与由³⁹K经中子照射产生的³⁹Ar_K的比值，N为加速器中子源的中子通量，σ为反应截面，是中子能量谱的积分函数。

2.根据权利要求1所述的对矿物进行无标样氩-氩定年的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

取矿物样品，用铝箔将矿物样品包裹成1cm×1cm的样品片，并于样品片前后各贴1毫米厚的高纯镍片，然后放入加速器中子源中尽量靠近靶心之处进行中子照射，其中加速器中子源尽量靠近靶心处是距离靶心小于3.5cm处。

3.根据权利要求1或2所述的对矿物进行无标样氩-氩定年的方法，其特征在于，所述高纯镍片是质量百分比>99.99％的镍片。

4.根据权利要求1所述的对矿物进行无标样氩-氩定年的方法，其特征在于，步骤2中所述检测照射后的镍片，采用超低本底高纯锗伽马谱仪完成中子发生器的核数据测量。

5.根据权利要求1所述的对矿物进行无标样氩-氩定年的方法，其特征在于，步骤2中所述确定矿物样品反应截面σ的值，由于加速器中子源的中子能量单一且为2.45MeV，所以矿物样品反应截面σ为0.18靶恩(b)，其中1靶恩＝10^-24cm²。

6.根据权利要求1所述的对矿物进行无标样氩-氩定年的方法，其特征在于，步骤2中所述计算加速器中子源的中子通量N，是根据核反应⁵⁸Ni(n,p)⁵⁸Co完成中子通量的计算。

7.根据权利要求1所述的对矿物进行无标样氩-氩定年的方法，其特征在于，步骤3中所述将照射后的矿物样品装载到稀有气体测量系统，该稀有气体测量系统包括高温炉、气体纯化系统及Helix MC Plus稀有气体质谱仪，其中使用高温炉将样品熔融，熔融释放的气体经过气体纯化系统的纯化，去除活性气体，再用Helix MC Plus稀有气体质谱仪进行Ar同位素的测量。

8.根据权利要求1所述的对矿物进行无标样氩-氩定年的方法，其特征在于，步骤3中所述用稀有气体质谱仪测定矿物样品的Ar同位素含量，是利用Helix MC Plus稀有气体质谱仪测定Ar同位素⁴⁰Ar、³⁹Ar和³⁶Ar的含量。

9.根据权利要求1所述的对矿物进行无标样氩-氩定年的方法，其特征在于，步骤3中所述通过数据计算得到所需的⁴⁰Ar*/³⁹Ar_K，³⁹Ar全部都是由³⁹K经中子照射产生的，因此³⁹Ar_K即为测定的³⁹Ar，⁴⁰Ar*＝⁴⁰Ar-⁴⁰Ar_a，其中⁴⁰Ar_a为空气⁴⁰Ar，⁴⁰Ar_a＝295.5׳⁶Ar。