应用Argus多接收稀有气体质谱仪准确测量空气的Ar同位素-岩矿测试.PDF

２０１６年５月 岩　矿　测　试 Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．３ Ｍａｙ２０１６ ＲＯＣＫＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳ ２２９～２３５ 文章编号：０２５４ ５３５７（２０１６）０３ ０２２９ ０７ ＤＯＩ：１０．１５８９８／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－２１３１／ｔｄ．２０１６．０３．００３ 应用Ａｒｇｕｓ多接收稀有气体质谱仪准确测量空气的 Ａｒ同位素 组成  李军杰，刘汉彬 ，张　佳，金贵善，张建锋，韩　娟 （核工业北京地质研究院，北京 １０００２９） 摘要：稀有气体质谱仪准确测量氩同位素组成是Ａｒ－Ａｒ法高精度定年的前提，目前测量氩同位素主要应用 单接收或多接收质谱仪，其中多接收稀有气体质谱仪在数据准确性和重现性等方面具备优势。本文研究了 Ａｒｇｕｓ多接收稀有气体质谱仪应用于测量Ａｒ同位素过程中一些主要因素对测量结果准确度和重现性的影响 情况。结果表明，整套系统在静态模式下不同时间段的本底值极低，不影响测定；仪器电子倍增器的接收效 ４０ 率优于９９．６７％，可显著提高Ａｒ低含量样品测量精度，当 Ａｒ信号强度低于０．５Ｖ时，用电子倍增器测量 ４０ ３６ ４０ ３６ Ａｒ／Ａｒ组成的标准偏差仅为０．１１％，而用法拉第杯测量 Ａｒ／Ａｒ组成的标准偏差为０．５３％；仪器的质量歧 视效应可通过多次循环测量并采用指数定律获得稳定的质量歧视校正因子（此值相对标准偏差 为０．０４３４％），实现对Ａｒ同位素组成的准确校正。本文以测量空气中的氩同位素组成为例，证明了Ａｒｇｕｓ多 接收稀有气体质谱仪的测试效率比单个接收器跳峰方式的测试效率高，测试结果更精确，因此适合年轻样品 或含钾量极低的样品的Ａｒ－Ａｒ高精度定年工作。 关键词：稀有气体质谱仪；多接收；跳峰接收；Ａｒ－Ａｒ定年；电子倍增器接收效率；质量歧视效应 中图分类号：Ｏ６５７．６３ 文献标识码：Ａ 氩气是空气中含量最多的稀有气体，准确测量 方式： 单个检测器通过改变磁场，采用跳峰方式逐 ① 空气的氩同位素组成非常重要。首先，空气的氩同 一接收氩的同位素； 采用固定磁场位置，多个检测 ② 位素组成被广泛应用于对质谱仪的质量歧视效应进 器对氩同位素进行同时接收。两者相比，后者具备 ［１］ 明显的优势，不但可以节省检测时间，降低了静态模 行校正 ；其次，在Ｋ－Ａｒ法和Ａｒ－Ａｒ法对岩石矿 物进行定年时，由于样品在冷却结晶初期会捕获空 式下质谱仪飞行管道内释放的非样品来源的Ａｒ的 ４０ ４０ 干扰，同时避免了在跳峰过程中由于磁场变化而引 气中的 Ａｒ而干扰放射成因 Ａｒ的测定，通过测试样 ３６ 起磁滞效应带来的测量误差。最重要的是，多接收 品中的 Ａｒ，利用空气的氩同位素组成来计算样品 ４０ 质谱仪的每个检测器可以配备不同的高阻放大器， 形成初期捕获的空气 Ａｒ并进行扣除，可以准确获 ４０ 这对于信号强度差别比较大的离子束（如大信号强 得放射成因 Ａｒ的含量，这对于准确校正年轻样品 ４０ ＋ ３６ ＋ ［２－３］ 度 Ａｒ和小信号强度 Ａｒ）可以用配备不同高阻 或者含钾量极低的样品更为重要 。 放大器的法