[發明專利]一種基于大型離子探針對含水礦物中水含量、氧同位素和氫同位素同時進行分析的方法

有效

• 申請號: 202011116374.1
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112525976B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 楊晴;夏小平;崔澤賢;張萬峰;張彥強
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州地球化學研究所
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 陳潔娣;劉明星

本發明公開了一種基于大型離子探針對含水礦物中水含量、氧同位素和氫同位素同時進行分析的方法。該方法基于大型離子探針的高空間分辨率以及多接收杯做檢測器的特征，實現了超高分辨率下(10％MRP＞10000)，使用多接收器跳峰同時測試水含量、氧同位素和氫同位素，在一次采集過程中，就完成了所有的離子的采集。本發明以兩個磷灰石樣品(Kovdor，Durango)和三個玻璃樣品(LBS7H，LBS5H，LBS6H?)作為分析對象示例，實現了基于大型離子探針的水含量、氧同位素和氫同位素同時分析，在保證分析精度的前提下，明顯的縮短分析機時，提高了分析效率。

技術領域

本發明涉及礦物成分分析技術領域，涉及一種基于大型離子探針對含水礦物中水含量、氧同位素和氫同位素同時進行分析的方法。

背景技術

水是人類賴以生存的基礎；即使只有微量水的存在，礦物和巖石的許多物理化學性質(如波速、流變學特征、導電性、光學性質、熔融溫度、離子的擴散行為等)以及地球深部多種地質作用(如部分熔融、流體交代、拆離(detachment)、拆沉(delamination)、底侵(underplating)等)的發生和發展也會受到明顯的影響。甚至有人認為如果沒有水，板塊運動都不會發生。因此，研究深部地球不同層圈中水的含量、分布和演化一直是地球科學領域的重大基礎問題之一。

氫元素是太陽系含量最高的元素，同時，由于氫的低的質量數，它在物理和化學過程中會出現最大程度的質量分餾，因此，就會有很大范圍的D/H的比值變化。不管是地球還是地球外的巖石中，氫通常以晶體水(OH^-)的形式存在；水含量是巖石的一項重要物理性質，對硅酸鹽的熔融有重要影響。

氧是地球中最豐富的元素，是礦物和巖石的主要組成成分。利用礦物和巖石的氧同位素組成可以對礦物和巖石形成的條件和機制、巖漿的來源、巖漿的產生和演化以及巖漿與圍巖的相互作用等進行研究。氧同位素分析是巖石學研究的一個強有力的工具。

利用離子探針(二次離子質譜儀)分別測定礦物的水含量、氧同位素和氫同位素的報道越來越多，但是主要是分開多次測量實現的。例如，利用CAMECA NanoSIMS測試水含量和氫同位素，再用CAMECA IMS 1280或CAMECA IMS 1280-HR測試氧同位素，該組合不僅需要兩種類型的儀器，而且NanoSIMS的分析精度有待提高；或者是利用CAMECA IMS1280或CAMECA IMS 1280-HR同時測試水含量和氧同位素，再另測氫同位素，該方法組合在精度上可以得到滿足，但是需要對同一樣品進行兩次分析，對樣品的損耗將會更多，且有可能由于兩次測量導致數據解耦；或者是使用CAMECA IMS 1280或CAMECA IMS1280-HR以單接收跳峰的模式來對水含量、氧同位素和氫同位素進行分析，該方法耗費機時長，也會對樣品有較高損耗。而利用CAMECA IMS 1280或CAMECA IMS 1280-HR的多接收跳峰同時測試水含量、氧同位素和氫同位素的方法尚未見報道，其應用還未實現。

發明內容

本發明的目的是建立一種利用CAMECA IMS 1280-HR大型離子探針通過多接收跳峰模式實現對含水礦物的水含量、氧同位素和氫同位素同時測定的方法。其突出特點在于利用CAMECA IMS 1280-HR大型離子探針首次采用多接收跳峰模式在單次測試中完成了對含水礦物的水含量、氧同位素和氫同位素的分析。