本發(fā)明涉及地質(zhì)樣品定年，具體地說，涉及基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法。

背景技術(shù)：

1、沉積地層定年是世界性難題，尤其在于無火山灰和巖漿作用的地區(qū)。

2、目前，盡管la-icp-ms技術(shù)在方解石u-pb定年中顯示出巨大潛力，但由于方解石中u含量極低，且存在高背景噪音和基底效應(yīng)，導(dǎo)致該技術(shù)在實際應(yīng)用中面臨靈敏度不足和檢測限較高的問題。這限制了其對于低u含量樣品的精確分析能力。前人采用的混合接受器模式，如專利公開號為：cn115586240a一種高空間分辨率方解石u-pb定年方法，盡管能克服靈敏度同時，但對質(zhì)譜儀器的高靈敏度要求增加了檢測成本，這要求需要高精尖的昂貴儀器進行檢測，這相對限制了原位碳酸鹽u-pb定年方法的推廣。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法，通過通過質(zhì)譜儀內(nèi)設(shè)參數(shù)的調(diào)整，增強了數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和可靠性，確保長時間運行下分析結(jié)果的重復(fù)性和一致性，同時采用四極桿質(zhì)譜儀，以相對較低的成本，保證了碳酸鹽u-pb定年過程中低u含量樣品檢測的靈敏度，降低了實驗檢測成本，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法，包括以下步驟：

3、步驟一、將方解石樣品先進行切割，制成環(huán)氧樹脂樣品靶或普通光學(xué)薄片中的一種；

4、步驟二、將方解石樣品放置到激光剝蝕樣品室中，調(diào)整方解石樣品在光軸方向的位置；

5、步驟三、對方解石樣品進行點剝蝕預(yù)篩選，監(jiān)控207pb/206pb和238u/206pb比值，判定潛在的目標(biāo)采樣點，在其周圍布3-6個分析點，每個分析樣品總共篩選出40-60個分析點；

6、步驟四、采用高能量激光剝蝕系統(tǒng)和四級桿質(zhì)譜儀聯(lián)機組合、并輔助氮氣對儀器進行增敏；采用氮氣作為增敏氣體，提高測試靈敏度；通過引入輔助氮氣，不僅實現(xiàn)了對儀器的增敏效果，還有效降低了系統(tǒng)的氣體空白；這一改進措施使得高空間分辨率下方解石u-pb的定年數(shù)據(jù)更加可靠，即便是樣品中u含量低至0.03μg/g，也能直接進行測定；

7、對圈定的目標(biāo)采樣點進行點剝蝕，利用氦氣作為載氣將剝蝕出的氣溶膠載入q-icp-ms等離子體源中進行電離并測出同位素信號數(shù)據(jù)；

8、采用四級桿質(zhì)譜儀，進行以下同位素：202hg,204pb,206pb,207pb,208pb,232th,238u信號收集與記錄；測量積分時間分別為0.002、0.002、0.04、0.08、0.005、0.02秒，上述同位素信號采集周期總計0.171秒；

9、步驟五、測量過程中，每測試十個未知方解石樣品后，重復(fù)測試兩個nist?srm614、兩個arm-3、三個方解石國際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)wc-1以及三個方解石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)tarim，對未知方解石樣品的207pb/206pb、238u/206pb比進行校正；

10、步驟六、通過上述校正后的207pb/206pb、238u/206pb比值，構(gòu)筑tera-wasserbug圖，計算出方解石樣品的年齡數(shù)據(jù)。

11、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述步驟一中，制成環(huán)氧樹脂樣品靶直徑為1英寸，厚度為4-8mm。

12、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述步驟一中，制成普通光學(xué)薄片的厚度為40-60μm。

13、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述步驟四中，氮氣流量為3ml/min。

14、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述步驟四中，進行剝蝕時，激光束斑直徑為80-160μm，剝蝕頻率為10hz，能量密度為2.8-3.6j/cm-2，氦氣流量為550-750ml/min。

15、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述步驟五中，首先采用nist?srm?614或者arm-3對207pb/206pb、238u/206pb比值進行儀器線性漂移和激光剝蝕深坑分餾校正，然后根據(jù)wc-1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的207pb/206pb、238u/206pb測量值和其標(biāo)準(zhǔn)值，得到相應(yīng)的二次校正系數(shù)，對未知方解石樣品的207pb/206pb、238u/206pb比進行校正。

16、作為本技術(shù)方案的進一步改進，更改四級桿質(zhì)譜儀的檢測器脈沖模式測試上限，使四級桿質(zhì)譜儀的測試上限從10e6提高到10e7cps，大幅提高了四級桿質(zhì)譜儀的測試精度。

17、本發(fā)明中系統(tǒng)地優(yōu)化激光剝蝕系統(tǒng)和質(zhì)譜檢測系統(tǒng)組合，采用新型的nwr193he型193nm準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)，配備了tv3第三代雙體積樣品剝蝕池和coherentcompex102f高能量激光發(fā)生器；同時，聯(lián)機agilent7900型四級桿質(zhì)譜儀作為元素/同位素檢測系統(tǒng)；目的在于優(yōu)化激光剝蝕系統(tǒng)和四級桿質(zhì)譜儀儀器組合，提高靈敏度。

18、更換高能量激光剝蝕系統(tǒng)和四級桿質(zhì)譜儀傳輸氣溶膠的連接管路的材質(zhì)，降低氣體空白；采用e-3603型軟管作為激光與四級桿質(zhì)譜儀之間傳輸氣溶膠的連接管路，此型號軟管展現(xiàn)出卓越的抗化學(xué)性能，其管壁內(nèi)表面光滑，這一特性不僅有助于維持管壁的清潔度，還能有效阻止激光剝蝕產(chǎn)生的物質(zhì)在管內(nèi)的積聚，從而確保了激光與質(zhì)譜儀之間物質(zhì)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與高效性。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

20、該基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法中，通過引入成本相對較低的四極桿質(zhì)譜儀與激光聯(lián)測技術(shù)，有效克服了方解石u含量極低及高背景噪音、基底效應(yīng)，導(dǎo)致靈敏度不足，檢測限偏高的難題。本發(fā)明在優(yōu)化參數(shù)配置后，顯著提升了低u含量樣品的檢測靈敏度，降低了檢測限，使得原本難以檢測的樣品變得可分析，拓寬了定年技術(shù)的適用范圍。更重要的是，相對于現(xiàn)有技術(shù)，不僅保證了定年精度，而且在成本上更加經(jīng)濟，在測試時間上更加快速，在應(yīng)用上更加廣泛。

技術(shù)特征：

1.基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法，其特征在于：所述步驟一中，制成環(huán)氧樹脂樣品靶直徑為1英寸，厚度為4-8mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法，其特征在于：所述步驟一中，制成普通光學(xué)薄片的厚度為40-60μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法，其特征在于：所述步驟四中，氮氣流量為3ml/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法，其特征在于：所述步驟四中，進行剝蝕時，激光束斑直徑為80-160μm，剝蝕頻率為10hz，能量密度為2.8-3.6j/cm-2，氦氣流量為550-750ml/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法，其特征在于：所述步驟五中，首先采用nist?srm?614或者arm-3對207pb/206pb、238u/206pb比值進行儀器線性漂移和激光剝蝕深坑分餾校正，然后根據(jù)wc-1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的207pb/206pb、238u/206pb測量值和其標(biāo)準(zhǔn)值，得到相應(yīng)的二次校正系數(shù)，對未知方解石樣品的207pb/206pb、238u/206pb比進行校正。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石u-pb定年方法，其特征在于：所述四級桿質(zhì)譜儀的檢測器脈沖模式測試上限由10e6提高到10e7cps。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及地質(zhì)樣品定年技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及基于四級桿質(zhì)譜和激光剝蝕系統(tǒng)的方解石U?Pb定年方法。其包括對方解石樣品進行點剝蝕預(yù)篩選，監(jiān)控<supgt;207</supgt;Pb/<supgt;206</supgt;Pb和<supgt;238</supgt;U/<supgt;206</supgt;Pb比值，判定潛在的目標(biāo)采樣點；采用高能量激光剝蝕系統(tǒng)和四級桿質(zhì)譜儀聯(lián)機組合、并輔助氮氣對儀器進行增敏。本發(fā)明中通過引入成本相對較低的四極桿質(zhì)譜儀與激光聯(lián)測技術(shù)，有效克服了方解石U含量極低及高背景噪音、基底效應(yīng)，導(dǎo)致靈敏度不足，檢測限偏高的難題。顯著提升了低U含量樣品的檢測靈敏度，降低了檢測限，使得原本難以檢測的樣品變得可分析，拓寬了定年技術(shù)的適用范圍。相對于現(xiàn)有技術(shù)，不僅保證了定年精度，而且在成本上更加經(jīng)濟，在測試時間上更加快速，在應(yīng)用上更加廣泛。

技術(shù)研發(fā)人員：岳雅慧,何松林,左亮,談艷,丁林
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院青藏高原研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19