锆石环氧树脂靶表面形貌特征及对LA-ICP-MS分析影响研究

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）是目前锆石研究常用方法之一,该法普遍采用环氧树脂靶为载体,对锆石环氧树脂靶表面形貌及平整度影响进行研究,有助于评估其制作工艺以及LA-ICP-MS锆石分析的准确性。本次研究采用原子力显微镜（AFM）对锆石环氧树脂靶表面进行形貌分析,并通过分析和对比193nm激光不同剥蚀模式和不同剥蚀条件下的锆石表面形貌,研究锆石表面形貌及平整度对LA-ICP-MS锆石分析的影响;同时实验采用氩离子抛光技术对锆石环氧树脂靶进行二次抛光,并探讨该技术对锆石环氧树脂靶影响。实验结果表明本次靶中表面总体平整性较好但存在细微的不平,锆石表面存在程度较小（几至几十纳米的不等）的擦痕,锆石颗粒边缘与靶面存在高差和间隙;而通过研究后认为锆石表面细微的不平对于分析的影响小于能量密度、频率、移动速率等其他激光参数的影响,对分析准确性的影响较小。实验分析并对比了锆石和玻璃标准等不同基体的线扫描形貌,发现其剥蚀深度以及剥蚀形貌存在差异,相同剥蚀条件下线扫描剥蚀深度：NIST610 > CGSG系列 > 锆石91500。经氩离子二次抛光后锆石样品表面擦痕不明显,但可能会对锆石造成损伤等影响。本次研究认为锆石环氧树脂靶表面总体平整性较好,锆石表面细微的不平对分析准确性的影响较小,不同基体的线扫描形貌研究则为LA-ICP-MS锆石及其他分析提供了参考,而氩离子抛光技术对LA-ICP-MS分析的影响及应用还有待进一步的研究。     

U-Pb同位素测年新方法——激光烧蚀等离子体质谱法直接测定探针片中锆石和磷灰石年龄

通过实验研究,笔者确定了激光烧蚀等离子体质谱法直接测定探针片中锆石、磷灰石U-Pb同位素年龄的流程,包括样品制备、矿物成因分析、仪器测试条件和测试过程。该方法最大的优势在于,可在探针片上确定测年矿物的共生组合及地质意义,将测得的年龄与特定地质事件,如变质事件、热液事件等相联系,对年龄数据给予合理的地质解释。利用此方法对一些岩石中的锆石、磷灰石在探针片上进行了测试,与用传统单矿物制靶方法测试的结果在误差范围内一致,表明在探针片上进行含铀矿物原地原位U-Pb测年是完全可行的。     

石墨化碳质物质拉曼光谱温度计原理与应用

总结了石墨化碳质物质拉曼光谱温度计的原理、样品制备、测试流程、影响因素和地质应用。该温度计基于沉积岩变质过程中发生的不可逆的碳质物质石墨化,利用拉曼光谱量化石墨化的程度,进而限制峰期变质的温度。近年来的研究量化了温度计算模型;同时发现除温度外,石墨化碳质物质拉曼光谱的影响因素还包括:石墨结构与成分的非均匀性、抛光制靶时引起的结构损伤、测试激光的波长和能量、赤铁矿含量等。因此,石墨化碳质物质拉曼光谱温度计的应用需要注意如下事项:野外需采集新鲜样品,排除风化产物赤铁矿的影响;使用标准的样品制备与测试流程,避免抛光和激光烧蚀的影响;并通过多点测试(通常为25个以上)的方式,统计测试结果的平均值与误差,以提高温度计算结果的准度。该方法适用的温度范围为100～700℃,在变质—变形分析、沉积岩埋藏历史、断层泥与有机质成熟度等研究领域均有较为广泛的应用。     

新型荧光碳点的制备及其在微量金属离子测定中的应用

碳点(CD)具有粒径小、抗光漂白性好、荧光稳定性高、发射光谱可调、表面易功能化、毒性低及生物相容性好等优点,已在催化、生物成像、药物传递、荧光检测、光电子器件等方面得到了广泛的应用。近年来,利用不同原料制备高性能荧光CD的合成方法备受关注。此外,通过CD直接与目标分析物相互作用,特异性配体修饰后的CD与目标分析物相互作用、CD与其他物质形成复合物后与目标分析物相互作用构建荧光探针,并将其用于微量金属离子的检测得到了迅速发展和广泛应用。本文阐述了CD的光学性质和合成原料,对其常用的自上而下法和自下而上法两类合成方法的过程及特点进行了总结。在此基础上,详细评述了基于CD与目标分析物的三种相互作用方式所构建的荧光探针在测定Fe^3+、Zn^2+、Cu^2+等具有生化作用的离子和Hg^2+、As^3+、Pb^2+、Cr^6+、Cd^2+等重金属离子的应用进展。本文指出,深入研究检测机理,发展新型检测模式,针对特定金属离子和样品组成设计构建荧光探针,建立可用于复杂样品的分析方法是开展构建新型CD荧光探针所面临的挑战和发展方向。     

粉末压片——X射线荧光光谱分析中区域地球化学样品制备和标准曲线建立的几点认识

本文针对粉末压片——X射线荧光光谱法在区域地球化学样品测试中样品制备和标准工作曲线建立两个方面容易出现的技术问题进行了讨论,分析了样片制备方法、样片厚度、表面状况以及试样均匀性与粒度效应对测试结果的影响,并对标准曲线建立中标准样品的选择原则、仪器工作条件的优化及科学合理进行曲线拟合等做了较为详细的介绍,提出了消除测量误差的方法与手段,对X射线荧光光谱分析人员有一定的参考价值。     

本期文章导读

新型荧光探针的设计、制备并应用于复杂样品特别是生命样品中微量金属离子的测定是分析化学研究的最活跃领域之一。碳点(carbondot,CD)由于具有优异光学性能,用于构建新型荧光探针已受到广泛关注。利用不同原料制备高性能荧光CD的合成方法,通过CD与目标分析物的特异性作用应用于测定复杂样品中微量金属离子,在近年来得到了迅速发展,但仍有许多问题需要深入研究。鉴于此,该文对CD的合成原料、合成方法、荧光探针的构建方式及其在测定微量金属离子中的应用进行了评述。该文提出,发展新型检测模式、设计合成新的CD荧光探针并据此建立高选择性、高灵敏度的可用于复杂样品分析的新方法,是开展CD在分析化学中的重要研究方向之一。     

离子探针锆石U-Pb定年

锆石是大型离子探针U-Pb定年技术应用最早和最广的矿物,离子探针U-Pb定年可以有效获取粒径微小锆石或具有复杂环带结构的锆石中不同区域的年龄信息。文中以Cameca IMS 1280型离子探针为例,对离子探针锆石U-Pb定年原理、仪器分析流程、数据校正方法和数据误差分析等多方面进行综述,并总结了近年来离子探针锆石U-Pb定年技术新进展。     

石英中铝、钙和镁的纳米离子探针原位分析标准物质研究

石英胶结物是砂岩中重要的胶结物类型。用纳米离子探针(CAMECA Nano SIMS 50L)对石英胶结物中Al、Ca和Mg等重要微量元素进行原位分析,可为成岩作用研究提供重要基础依据。然而,由于缺乏相应的标准物质,一直不能对石英胶结物中Al、Ca和Mg进行研究。针对不均一的石英颗粒样品,文中采用细磨、混合、高温熔融(2000℃,6个小时)与快速冷却等措施,制作均一化的石英玻璃。经纳米离子探针验证,该石英玻璃中Al、Ca和Mg在亚微米尺度上是均一的,已能满足成岩作用研究的需要。随后,用电感耦合等离子体发射光谱和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱测定了石英玻璃中Al、Ca和Mg的含量。相对灵敏度因子分析显示,这些测试结果是协调、合理的。该均一化的石英玻璃可作为亚微米尺度Al、Ca和Mg原位分析的标准物质。     

离子探针测试方法及其在矿物微区微量元素和同位素分析中的应用

离子探针能在单矿物颗粒内进行微区原位直接分析工作,主离子束斑大小可聚焦在5μm以内,可以检测到10^-9级的微量元素,同位素分析的精度高达1‰,在地球科学领域有着广泛的应用。详细叙述了离子探针的工作原理以及微量元素成分和同位素组成的测试方法,列举了其在天体化学和地球化学研究领域的主要应用,总结了一系列的研究成果,并首次公开发表离子探针微量元素测试技术研发工作中取得的一些实验结果。     

离子探针的最新进展及其在地球化学研究中的应用

离子探针(或称二次离子质谱)是应用质谱研究一次离子束轰击样品表面产生的二次离子质量特征的大型分析仪器。早期离子探针受质量分辨率不高、高真空进样系统技术不过关、一次离子束束斑较大且种类有限,以及一次离子束轰击电不良导体(如最常见的各种硅酸盐矿物)表面产生的严重荷电等诸因素的限制,只能对金属、半导体和合金材料做小区域(>100μm)元素丰度分析。当时它唯一的优势是能进行深度剖面研究。因而这一技术在地球化学研究中的应用极其有限。 1.现代离子探针主要功能的改进及其独特的优势当前科学技术的迅猛发展,对离子探针性能的要求愈来愈高,加之现代科学技术的进步,使离子探针的功能不断增强,性能逐渐提     

生态地球化学评价湿沉降和悬浮物样品分析方法体系研究

探讨生态地球化学评价湿沉降、悬浮物样品分析体系中,进行多元素含量测定的分析测试新方法及样品的制备技术。根据待测元素的不同,分别采用微波消解、酸溶、碱熔等方法进行样品制备,使用原子荧光光谱法、离子选择电极法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等进行样品的测定。文章系统地建立了生态地球化学评价湿沉降、悬浮物样品的多元素分析体系,利用建立的方法对不同种类的国家标准物质进行测定,结果令人满意。     

稀土稀有稀散元素现代仪器测试全新方法的建立

本文系统总结了自2011年以来在三稀矿产实验测试方面取得的新进展。重点介绍了离子相稀土单元素浸泡提取实验研究、稀土原产地Nd同位素与微量元素示踪技术研究、离子吸附型稀土样品野外现场快速定性定量手持X射线荧光(XRF)分析研究成果。结果表明,采用25%硫酸铵浸泡提取,电感耦合等离子体光、质谱(ICP- AES、ICP- MS)测定,可以清晰反映出各稀土元素的浸泡提取率;采用高精度多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC- ICP- MS)进行稀土矿石中Nd143/Nd144同位素比值测定,其比值差异可以示踪不同稀土矿石产地;通过精确测试分析不同产地稀土精矿样品中的稀土和其他微量元素含量,并进行数据相关性分析和数据分类分析,通过Y、Be和Bi三种元素含量的比较,可以判断稀土精矿来源;野外现场快速分析,20分钟可完成1件样品测试,不仅可定性判断是否为离子吸附型稀土,同时可定量各离子相稀土单元素含量,与室内精确分析结果符合性良好,可为我国离子吸附型稀土矿床的找矿快速筛查提供技术支撑。 同时介绍了混合酸微波分解样品- 电感耦合等离子体光、质谱(ICP- AES、ICP- MS)同时测定钨矿石、钼矿石、铌钽矿石中的多种稀有稀散稀土元素含量的方案。该方案的特点在于采用了耐氢氟酸体系,尤其对高含量W、Nb、Ta样品更具优势,否则易产生水解,导致测定结果系统偏低。同时梳理总结了我国常见三稀矿石地质样品的特点,针对不同矿种、不同矿床样品类型与基体特点,以及所测试元素种类的不同,研究建立了专门针对“稀有、稀散、稀土元素”现代仪器分析的10个全新的配套方法及其相应的技术指标(准确度、精密度、检出限),可满足地质矿产实验室测试质量管理的规范要求,而且为我国三稀金属矿产资源的战略调查、国家重点研发计划“深地锂资源探测”和四川甲基卡等地找矿突破做出了贡献。     

地质样品中高精度铬同位素分析纯化技术研究进展

随着多接收器热电离质谱仪(MC-TIMS)和多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的发展,高精度铬(Cr)同位素测试已成为可能。铬同位素在地球、环境、农业生态和宇宙化学等科学领域中已显示出良好的应用潜力。然而,样品的纯化分离、干扰和仪器质量分馏的校正,依然是制约铬同位素高精度测试的重要因素。本文在近年来铬同位素分析技术最新进展的基础上,结合本课题组已有的研究,对陨石、地质和环境等各类样品中铬同位素的分离纯化方法、MC-ICP-MS测试中干扰与质量歧视校正等进行了详细综述。本文认为,阴阳离子树脂交换联用与过硫酸钾等强氧化剂的结合,可以进行低铬高基质样品的有效纯化,是一种较为普适性的纯化方法。使用铬同位素双稀释剂校正质量歧视效应,在MC-ICP-MS的中高分辨与静态测量模式下,不仅可以有效分开多原子离子的干扰,而且也可以进行高精度铬同位素分析,其δ~(53/52)Cr的分析精度与TIMS相当,可以达到0.04‰(2SD),且最低测试浓度可低至10ng,能够实现超微量铬的同位素分析。     

测点相对位置对离子探针锆石U-Pb定年的影响

离子探针得益于高空间分辨率的特点,在复杂变质锆石的微区原位年代学研究中,其常被作为首选技术手段。对具有复杂环带结构的锆石进行原位分析,通常可以得到岩石多期次地质演化信息,因此在一颗有核(幔)边结构的锆石上进行多点分析是常见现象。为了定量地评估多点分析时测点的相对位置对离子探针测量结果的影响,本研究采用目前报道最为均一的锆石标样M257为测试对象,分为四种情况,即同一测点重复测试年龄、同一测点先氧同位素分析后年龄测试、在首个测点的上/下/左/右方且预剥蚀区域有部分重叠的范围内测试、距首个测点有显著距离测试等,进行了系统性U-Pb定年对比实验。结果显示,相对一个颗粒上的首个测点,第二个测点的测试深度和预剥蚀区域的变化会给测试结果带来-5%到+11%的系统偏差,尤以与首个测点的预剥蚀区域有重叠且位于一次离子入射方向后侧的分析点会产生最为显著的系统偏差。因此,在采用离子探针进行副矿物U-Pb测试的时候,当需要原位重复分析或在临近区域多点分析时,需要特别注意多个测点的相对位置和分析顺序。本实验结果指示,以往通过离子探针方法对变质锆石进行过核边多点分析,通过变质锆石边部所获得的年龄结果值得重新审视,有将变质时代持续时间扩大化的隐忧。     

离子探针在油源对比中的应用研究

离子探针(SIMS)发射聚焦很细、高能量的一次离子束轰击油源样品,一次束与试样中的分子原子发生激烈碰撞,使油源碳氢有机质颗粒内部产生键的断裂,形成了大小不同、形状各异的粒子,其中含有有机分子特征的碎片离子。最后经SIMS检测获得样品有机质谱图。上述碎片离子峰及其丰度是与被测样品的化学组成和分子结构有极密切关系,根据这个原理,笔者进行了油源对比的     

矿物微-纳尺度硫同位素分析及在东营凹陷油气成藏的应用示范

黄铁矿等硫化物离子探针硫同位素分析已经广泛应用在成矿机理、古环境重建、大气环境硫源示踪及行星演化等研究中。纳米离子探针(CAMECA Nano SIMS 50L)的使用将硫化物硫同位素分析空间分辨率提升到微纳尺度(1μm～100nm),实现了分辨率1～2μm、精度0.5‰(1SD)的硫同位素点分析方法,分辨率100nm、精度1‰的硫同位素图像分析方法。为了进一步优化分析流程拓展纳米离子探针硫同位素的应用,本文系统比较了纳米离子探针微纳尺度硫同位素点分析方法、图像分析方法的各自特点及分析流程;并以东营凹陷北带沙四段黄铁矿为研究对象,联合采用了纳米离子探针硫同位素点分析和硫同位素图像分析手段,对黄铁矿微细结构进行分析,从而揭示了储层中黄铁矿成因及其油气成藏的指示意义。     

微束分析

微束分析是指近十多年来国际上发展起来的测试新技术。包括电子束,离子束、光子束激发样品取得信息的大型分析仪器,如透射电子显微镜、扫描电镜、电子探针、离子探针、激光光谱、激光拉曼光谱等,其中最主要的是电子束仪器。这些仪器及有关理论应用于地学后,大大地促进了地学的发展,标志着地学研究已发展到一个新阶段。固体物质的最基本的静态观察测试内容是:形态与组织结构观察;组成成分分析;     

离子探针锆石U-Pb定年的“高U效应”

高U锆石的离子探针U-Pb分析中存在随U含量升高而表现更老的现象,称之为"高U效应"。本文尝试性总结了UPb衰变过程可造成锆石晶格的损伤、后期热愈合作用造成损伤锆石的结构变化、离子探针Pb/U离子化效率差异等因素,认为"高U效应"主要源于损伤锆石处于微尺度的混晶状态(晶态Zr SiO_4、ZrO_2和无定形SiO_2),放射成因Pb容易进入无定性SiO_2,而U进入ZrO_2,造成Pb/U离子化效率差与锆石情况不同。统计发现,高U锆石不仅表现为偏老的"高U效应",还受损伤导致Pb丢失的影响,结果存在较大不确定性,不适宜离子探针精确U-Pb定年,应在测试选点过程中避免,或选用其他矿物,如独居石、磷钇矿、榍石等代替。     

锆石地球化学特征及地质应用研究综述

介绍并对比了用于锆石等副矿物测试的离子探针、激光探针、电子探针、质子探针等几种微区原位测试技术各自的特点.锆石U-Pb定年实现了对同一锆石颗粒内部不同成因的锆石域进行原位年龄的分析,给出了有关寄主岩石的源岩、地质演化历史等重要信息,为地质过程的精细年龄框架的建立提供了有效的途径.锆石微量元素、同位素特征是译解岩石来源和成因的指示器.锆石Hf同位素已成功地用于地球早期历史、岩浆来源、壳幔相互作用、区域大陆地壳增长的研究等;锆石氧同位素组成能有效地约束壳幔相互作用和示踪岩浆来源等.     

离子探针U-Pb体系研究识别阿波罗11号月壤及新发现

本文报道对中国科学院地质与地球物理研究所博物馆珍藏的一件阿波罗月壤样品(E21)进行的玄武岩岩屑定年工作。受限于岩屑大小,不能采用前人对阿波罗样品中大岩屑构建常规Pb-Pb等时线来定年的方法,我们采取了以单个含锆矿物(斜锆石、钙钛锆石和静海石)颗粒来限定玄武岩岩屑年龄的技术方案。首先通过μ-XRF的X射线的穿透性来遴选出具有含锆矿物的岩屑,再制作树脂样品靶后精细抛光,在扫描电镜下利用Zr元素的x-射线面分布图来定位暴露到表面的含锆矿物,再以离子探针3μm小束斑加Pb信号多接收的分析技术来获得Pb同位素组成以计算年龄。共识别出4个年龄组分的岩屑,分别为3570±14Ma、3700±8Ma、3850±5Ma和3900±12Ma。其中前三个年龄与前人报道的阿波罗11号月壤中玄武岩年龄分布一致,是判定该样品为阿波罗11号月壤样品的重要证据。～3900Ma岩屑为新发现组分,据长石成分An=93,辉石Mg~#～79判别为苏长岩。此外,根据主矿物Pb同位素分析,绝大多数玄武岩岩屑落在～3570Ma的Pb-Pb等时线上,指示该期次玄武岩为阿波罗11号采样区域最主要火山活动事件,这对于撞击坑统计定年曲线...