一种Ne气同位素测量方法与流程

本发明属于同位素测量领域，具体涉及一种ne气同位素测量方法。

背景技术：

ne同位素含量及其比值在地球科学中应用比较广泛，针对地外样品，如陨石等，ne同位素可用来计算其宇宙暴露年龄，针对地幔样品，如地幔橄榄岩，ne同位素可以用来判断样品中大气组分、同位素分馏以及区分morb和oib源区，针对矿床样品，如黄铁矿等，ne同位素可以用来示踪成矿流体的来源。

ne有三个同位素，²⁰ne，²¹ne和²²ne，其中²¹ne和²²ne峰位处干扰小且比较容易去除干扰，测量难度不大，但²⁰ne处很容易受到⁴⁰ar⁺⁺的影响，且⁴⁰ar⁺⁺的影响不容易去除，因此²⁰ne的精确测量难度较大。要将²⁰ne和⁴⁰ar⁺⁺分开需要质谱的分辨率达到1200以上，现有技术中的稀有气体质谱仪质量分辨率都不能达到，所以在测量ne时⁴⁰ar⁺⁺的存在就会影响测量²⁰ne的准确性。

通常的情况下，利用质谱质量分辨能力(mrp，massresolutionpower)，采用峰中心做偏移的方式，尽量去寻找²⁰ne的峰位上尽量平整的位置来测量。例如，通常质谱仪做自动峰中心会在⁴⁰ar⁺⁺和²⁰ne的叠加峰位上，然后自己计算要偏移到²⁰ne的峰位上需要偏移多少个质量数，在测量程序中输入偏移值也就是手动定峰位测量。

当前这种峰中心偏移的测量ne的方法，只适用于ne信号量较高的情况(>50000cps,约高于7×10^-12ccstp)，尤其适用于纯化效果较好，ar干扰较低的情况，即²⁰ne/⁴⁰ar⁺⁺较高的情况，通常²⁰ne/⁴⁰ar⁺⁺>5时才能准确测量。但当²⁰ne的信号量低于7×10^-12ccstp时，就无法精确测量²⁰ne。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种ne气同位素测量方法，该测量方法对测量样品的信号含量限制较小，不单能测量ne信号量较高的情况(>50000cps,即含量约高于7×10^-12ccstp)，同时能够精确测量低ne含量(²⁰ne的信号量<5000cps,即含量约低于7×10^-12ccstp时)样品的ne气同位素。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种ne气同位素测量方法，所述方法为利用质谱仪测量多个校准样品得到⁴⁰ar⁺⁺和⁴⁰ar⁺的关系式，随后测量待测样品⁴⁰ar⁺，通过计算去除待测样品中⁴⁰ar⁺⁺在质量数20处对待测样品²⁰ne的影响实现待测样品ne气同位素精准测量；所述质谱仪在测量所述多个校准样品和所述待测样品时的测量参数相同；所述多个校准样品不含ne元素；各所述多个校准样品的ar含量不同。⁴⁰ar⁺⁺和⁴⁰ar⁺的关系式会因不同的仪器不同参数而有所不同，但对于同一仪器相同参数条件下，该关系是稳定的。

进一步地，所述方法具体包括以下步骤：

(1)利用质谱仪测量多个校准样品的⁴⁰ar⁺和⁴⁰ar⁺⁺根据测量结果拟合得到⁴⁰ar⁺⁺和⁴⁰ar⁺的关系式；

(2)用质谱仪测量待测样品质量数20(²⁰ne和⁴⁰ar⁺⁺叠加峰处)处和⁴⁰ar⁺得到待测样品的mass20和待测样品的⁴⁰ar⁺的值；

(3)根据所述⁴⁰ar⁺⁺和⁴⁰ar⁺的关系式和所述待测样品的⁴⁰ar⁺的值计算得到待测样品的⁴⁰ar⁺⁺；

(4)待测样品的²⁰ne的值＝所述待测样品的mass20-所述待测样品的⁴⁰ar⁺⁺。

进一步地，所述质谱仪测量待测样品时，所述质谱仪与液氮温度下的活性炭冷阱和70-90k的冷泵相连以吸附纯化系统未去除的ar。

进一步地，所述多个校准样品的ar的信号量范围为300cps～100000cps。所述ar信号变化范围越大拟合数据越精确

进一步地，所述多个校准样品的个数大于5个。校准样品越多，拟合数据量越多拟合得到的⁴⁰ar⁺⁺和⁴⁰ar⁺的关系式越精确。

进一步地，所述测量参数包括主要是指质谱离子源及接收器是我参数；工作时，调整好测量参数后，保存在某一个tuning文件中，在测校准样品和待测样品时都调用同一个tuning文件即可；所述质谱离子源包括高压、离子阱电流、离子阱电压、灯丝电压；所述接收器包括电子倍增器高压。

进一步地，所述待测样品²⁰ne信号量低于50000cps，即含量约低于7×10^-11ccstp。

进一步地，所述待测样品²⁰ne信号量低于5000cps，即含量低于7×10^-12ccstp。

本发明的有益技术效果：

(1)本发明对待测样品的要求降低：现有技术的ne的测量方法只能针对于²⁰ne信号量大于50000cps，即含量约高于7×10^-11ccstp的样品，且²⁰ne/⁴⁰ar⁺⁺>5的样品的测量情况较好，本发明采用ar校正的方法测量ne同位素，对于²⁰ne信号量低于50000cps，即含量约低于7×10^-11ccstp，甚至信号量低于5000cps，即含量低于7×10^-12ccstp都可以较准确测量。

(2)本发明避免现有技术中手动定峰位测量，降低误差、精度高。

(3)本发明方法简单、易行，可实施性高。

附图说明

图1、现有技术中测量mass20处的峰图；

图2、本发明实施例中⁴⁰ar⁺⁺和⁴⁰ar⁺的关系式拟合示意图；

图3、本发明实施例测量结果与传统测量结果对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

实施例1

现有技术中，如图1所示，横轴为质量数，纵轴为信号量，单位为每秒钟计数(cps，countpersecond)。要将²⁰ne和⁴⁰ar⁺⁺分开的话质谱的分辨率要达到1200以上，目前主流的稀有气体质谱仪质量分辨率都不能达到，所以在测量ne时⁴⁰ar⁺⁺的存在就会影响测量²⁰ne的准确性。

本发明采用校正⁴⁰ar⁺⁺的方法来测量²⁰ne，以在nobleese稀有气体质谱仪上的应用为例，测量方法包括以下步骤：

(1)利用质谱仪测量11个校准样品的⁴⁰ar⁺和⁴⁰ar⁺⁺根据测量结果拟合得到⁴⁰ar⁺⁺和⁴⁰ar⁺的关系式：⁴⁰ar⁺⁺＝0.2316*⁴⁰ar⁺-1.2813；选用的校准样品的⁴⁰ar的信号量在400-18700cps之间，如图2所示。

(2)用质谱仪测量待测样品质量数20(²⁰ne和⁴⁰ar⁺⁺叠加峰处)处和⁴⁰ar⁺得到待测样品的mass20和待测样品的⁴⁰ar⁺的值；

(3)根据所述⁴⁰ar⁺⁺和⁴⁰ar⁺的关系式和所述待测样品的⁴⁰ar⁺的值计算得到待测样品的⁴⁰ar⁺⁺；

(4)待测样品的²⁰ne的值＝所述待测样品的mass20-所述待测样品的⁴⁰ar⁺⁺。测得²⁰ne的信号量从2000cps到16000cps不等。区别于传统测量方法的对比如图3所示。本专利方法有效的降低了²⁰ne/²²ne比值的波动。

其中测量参数分别为：离子源参数：高压：6000v，离子阱电流：350微安，离子阱电压：25v，灯丝电压：-84v，接收器采用电子倍增起，其高压为2540v。

上述ne同位素测量方法可应用于各个方面，针对地外样品，如陨石等，ne同位素可用来计算其宇宙暴露年龄，针对地幔样品，如地幔橄榄岩，ne同位素可以用来判断样品中大气组分、同位素分馏以及区分morb和oib源区，针对矿床样品，如黄铁矿等，ne同位素可以用来示踪成矿流体的来源。