[发明专利]多离子计数器动态多接收锆石ID-TIMS Pb同位素测定方法

说明书

本发明公开了一种多离子计数器动态多接收锆石ID‑TIMS Pb同位素测定方法。相对通用的多离子计数器静态测定方式，该方法完全消除了多离子计数器增益差异对Pb同位素测定结果的影响；相对传统的单离子计数器五次跳峰的测定方法，该方法两次跳峰即可得到全部Pb同位素比值，提高了Pb同位素离子流接收效率，并降低了离子流稳定性对Pb同位素分析结果的影响。因此，本发明方法相对多离子计数器静态及单离子计数器跳峰方式，可以提高单颗粒锆石同位素稀释热电离质谱(ID‑TIMS)U‑Pb定年法(使用²⁰⁵Pb稀释剂)的Pb同位素分析精度，具有应用潜力。

技术领域

本发明属于同位素质谱分析技术领域，具体地，涉及一种应用于单颗粒锆石ID-TIMS U-Pb定年技术的多离子计数器动态多接收Pb同位素测定方法。

背景技术

锆石U-Pb法是最重要的同位素地质年代学方法，被广泛应用于各种地质体的定年，如花岗岩的形成年龄及地层年代的测定，等等。目前锆石U-Pb法主要包括：二次离子质谱(SIMS)和激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)微区原位法，以及同位素稀释热电离质谱(ID-TIMS)法。其中，ID-TIMS法具有精度高的特点，是锆石U-Pb年龄测定的基准方法。近年来，随着分析技术的不断进步，国际上该方法年龄测定精度已可达到优于0.05％。

ID-TIMS U-Pb法需要将锆石颗粒溶解，并加入²⁰⁵Pb-²³⁵U稀释剂，然后采用微型阴离子交换柱将U、Pb分离出来，最后采用热电离质谱仪测定U、Pb同位素比值，最终通过计算得到锆石的U-Pb年龄。其中，由于单颗粒锆石内部仅含有极微量的Pb(一般仅为pg，即10^-12g量级)，因此，其Pb同位素一般需要采用离子计数器测定。

传统的单颗粒锆石ID-TIMS U-Pb法中，Pb同位素一般采用中心通道电子倍增器(SEM)或者戴利(Daly)检测器，以跳扫方式进行测定，即通过改变磁场使Pb同位素包括²⁰⁴Pb、²⁰⁵Pb、²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb及²⁰⁸Pb依次进入中心通道SEM或Daly检测器，逐个进行测定。该方法完成一次锆石Pb同位素测定，需要进行5次跳扫，因此，Pb同位素离子流利用效率低，测定时间长。为达到高精度，每样测定时间需要3-4小时。同时，因为依次测定不同的同位素，即不同的同位素不是在同一时间内测定的，离子流的稳定性对Pb同位素测定结果的准确度和精密度存在一定程度的影响。

新型热电离质谱仪一般配备多离子计数器系统，如美国热电公司生产的TRITONPlus质谱仪配备专门针对锆石ID-TIMS U-Pb法Pb同位素分析的多离子计数器，英国Isotopx公司生产的Phoenix质谱仪则配备Channeltron多离子计数器。目前通用的多离子计数器测定方法是采用静态多接收方法，静态方法可同时接收测定所有Pb同位素，无需跳扫，数据采集效率高，Pb同位素测定结果不受离子流稳定性影响，单个样品测定速度相对较快。但是，由于多离子计数器系统不同的离子计数器的增益(Gain)存在差别并且稳定性较差，多离子计数器静态方法每测定一个样品后，需要测定一次NIST981或NIST982 Pb等标准，校正多离子计数器之间的增益差别，因此仍然比较耗时费力。而且，即便如此，由于离子计数器增益稳定性较差，使用多离子计数器以静态多接收方式测定Pb同位素，Pb同位素测定结果的精密度和准确度仍不够理想。所以，目前多离子计数器系统在实际同位素测定工作中应用受限。

发明内容

鉴于上述，本发明的主要目的是针对单颗粒锆石ID-TIMS U-Pb法(使用²⁰⁵Pb稀释剂)Pb同位素分析技术，建立了一种多离子计数器动态多接收²⁰⁵Pb-Pb混合物Pb同位素高精度分析方法。