锆石中同位素定年检测方案(光谱部件)

TELEDYNE CETAC TECHNOLOGIESA Teledyne Technologies Company CETAC微量自动进样器在低样品量、高精度锆石Lu-Hf同位素测定中的应用 自上世纪90年代MC-ICP-MS 的出现， Lu-Hf同位素分析已成为一种普遍使用、具有高精度、高效的分析方法。 与全岩样品相比，锆石具有高的结晶温度、Hf可替换 Zr 而存于晶格中、大量已知的 U-Pb年龄、高 Hf含量(1%左右)和低的 Lu/Hf 值，易于获得准确 Hf 同位素初值(EHf)。 所采用的进样方式主要为：液体进样及激光剥蚀。其中，激光剥蚀通常需要约 2-3ng 的Hf；液体进样则为>5ng，一般约25ng。通常，直径和深度为 30um 的锆石圆柱形取样可得到1-2ng的 Hf(取决于 Hf 浓度水平)，当 Hf量小于<1ng时，普通分析手段的数据质量并不好。最初，液体进样为全颗粒溶解，面临不同同位素带均一化而无地质意义的问题。而微钻取样法经常因样品量低而无法获得高精度数据。 对于液体进样锆石 Lu-Hf定年体系而言，目前面临的主要问题： 1常规溶液进样需较大样品量才可获得高精度数据，面临均一一而无地质意义的问题； 2低样品量情况下又无法获得高精度数据； 3样品前处理麻烦、费时，分析过程时间长，自动化程度低。 近年，来自剑桥大学、耶鲁大学及 BGS 的科研人员发表的文章《Small-volume Lu-HfandU-Pb isotope determination of complex zircons by solution and laser ablation MC-ICP-MS》中，介绍了一种适用于复杂分带锆石的高精度、低样品量、自动化的分析手段。 Bauer A ， Horstwood M. Small-volume Lu-Hf and U-Pb isotope determination of complexzircons by solution and laser ablation MC-ICP-MS [J]. Chemical Geology， 2018， 476：85-99. 如下部分摘自上述文章： 对于复杂分带锆石而言，低样品量进样技术仍为最佳选择。近期已有小体积进样技术的应用文章发表： Bast 等人，使用化学纯化、配备 Jet 采样锥及 102Q电阻的 Neptune Plus， 实现了 0.5ng 水平 Hf的高精度分析(0.5-1.38Hf，2SE；1.5-4.0EHf， 不确定度)。但文中的化学纯化费 时、费力、有空白污染风险，且需要进行176Lu/177Hf校正，限制了应用前景。为提升数据质量(维持样品溶液体积，降低空白水平)， d'Abzac 等于2016年发表的文章中考察了不进行化学纯化的Lu-Hf同位素数结果。使用配备 Jet 采样锥的 Neptune Plus， 在 Hf<0.2ng的水平上得到约28Hf的精度。 本文在前人工作基础上，对低样品量进样进行了优化(进样及数据处理)，以期达到 18Hf(2SE)的分析精度。在未经化学纯化、提升量为 100pL 时得到优异的 SNR， 并实现了 176Lu/17Hf的同时测量。 文中对是否使用化学纯化、基体对 Yb 校正的影响、不同处理流程的过程空白、样品间清洗流程、不同样品量(Hf 绝对量)、质谱仪硬件及参数(Jet 采样锥、X截取堆及氧化物产率)、进样方式(手动与 MVX-7100 微量自动进样器)等诸多因素进行了考察。在锆石量约 40ng 水平下(Hf约0.3ng， 取样范围为 25×18pm)， 得到约18Hr的不确定度(2s)，对于复杂分带的锆石可给出更多信息。 本文引入MVX-7100 微量自动进样器进行样品提升，实现了同等数据质量下的自动进样，大幅缩减了科研人员的时间成本。 Teledyne CETAC MVX-7100 微量自动进样器 高精密度泵推进，可实现无机质谱的高一致性、流量可调、微量的样品引入；解决了低样品量及易挥发样品(油品等，具塞样品瓶)的样品引入难题；更少的样品量引入使得同位素分析结果的精度有大幅提高---原因有两个方面，溶剂引入更少，稳定的泵推入。此外，微量引入允许对样品进行预浓缩，进而也对精度提高有贡献。 MVX-7100 微量自动进样器专为 ICP-QMS、HR-ICP-MS、MC-ICP-MS 等分析仪器提供高一致性、泵推进、小样品量、提升速率可控的自动化样品引入方案。 技术指标： 1. 工作方式：六通阀实现样品提升及清洗切换，双注射泵(阀泵组1.25 mL， 注射泵组0.5及2.5 mL可选)，硼硅玻璃及PFA 材质可选，满足易挥发有机溶剂及含 HF 样品应用。 2. 与溶液接触的部件均为非金属材质。 3. 可选配加装多个注射泵组(最多15个)，实现不同载液(有或无样品)的引入。 4. 样品体积：5uL至1.5mL。 5. 样品提升速率：5uL至10mL/分，兼容任意一种雾化器。 6. 样品架：VT-54样品架(54位、具塞、2 mL样品瓶)，48位样品架 (PFA 材质、0.5 mL 样品管)，96位微量滴定板 (340uL、可配密封盖板)，384位微量滴定板 (58pL)。 7. 自动进样器位数：可使用两个上述样品架，可组合使用。 8. 样品针具有穿透功能，实现样品密封，减少污及挥发。 9. 具有6个20mL试剂位，可使用多达6种试剂进行样品针的清洗。样品针的外部和内部使用不同溶液以相反的方向冲洗。 10.气段隔离技术，杜绝扩散、污染。 11. 选配温控样品架，4-40℃控温。 12. 选配 C-Flow 同心PFA 雾化器(50、100、200pL/min)、玻璃同心雾化器(100、250、500 pL/min)、DS-5微量同心雾化器(含雾化室，3 to 10 pL/min). 13.).软件兼容性：内置于 MassHunter 4.3 Patch3 (4.4进行之中)，其他厂家可通过外部触发。 14.通讯方式： USB 或 RS232。 15.规格：45.7cm x66.1 cm x 50.8 cm (Hx Wx D)、29.5kg。 区l info@leemanchina.comwww.leemanchina.com 与全岩样品相比，锆石具有高的结晶温度、Hf可替换Zr而存于晶格中、大量已知的U-Pb年龄、高Hf含量(1%左右)和低的Lu/Hf值，易于获得准确Hf同位素初值(εHf)。所采用的进样方式主要为：液体进样及激光剥蚀。其中，激光剥蚀通常需要约2-3ng的Hf；液体进样则为>5ng，一般约25ng。最初，液体进样为全颗粒溶解，面临不同同位素带均一化而无地质意义的问题，而微钻取样法经常因样品量低而无法获得高精度数据。使用MVX-7100微量自动进样器进行样品提升，实现了同等数据质量下的自动进样，大幅缩减了科研人员的时间成本。