超净实验室硅酸盐Rb-Sr, Sm-Nd同位素分析实验流程

高Rb/Sr比值地质样品中Sr同位素的快速分离及高精度测试作者：刘文刚李志丹魏双陈继刘郁奥琮肖志斌周红英刘卉来源：《分析化学》2019年第07期摘;要;在高Rb/Sr比值地质样品开展Sr同位素分析测试的过程中，利用传统强阳离子交换树脂进行一次分离纯化很难完全去除87Rb对于87Sr同位素测试的同质异位素（同量异位素）干扰。

通常选择对样品进行两次分离的方法，该方法虽能确保Sr有好的分离效果，但过程繁琐，较为耗时，不利于批量处理高Rb/Sr比值地质样品的Sr分离。

本实验对常规两次分离实验流程进行优化，建立了一种对高Rb/Sr比值地质样品快速分离Sr的实验方法。

本方法利用AG50阳离子交换树脂将一次分离富集的Sr溶液直接转入新的阳离子交换树脂柱进行连续分离纯化，可以快速高效完成分离实验。

结合高灵敏度热电离质谱仪（TIMS）可实现高Rb/Sr比样品Sr同位素的高精度测试。

通过对大量高Rb/Sr比值地质样品的实际验证，此实验流程稳定可靠，具有重要的应用价值。

关键词;地质样品; ;高Rb/Sr比; ;连续分离; ;阳离子交换树脂; ;87Sr/86Sr比值1;引言Rb-Sr同位素体系广泛应用于地球科学、环境科学、考古学等领域[1～7]。

传统Rb-Sr同位素体系常用测试仪器为热电离质谱仪（TIMS）和多接收等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）。

TIMS具有质量分馏小、灵敏度和测试精度高等优点，特别是其选择性电离的优点，在少量Rb 存在的情况下，通过简单的灯丝预热可完全消除87Rb对87Sr的干扰[2]，因此被认为是测试Sr同位素比值最准确的仪器。

影响TIMS测试的因素主要有兩个方面：（1）87Rb直接对87Sr造成干扰，从而影响87Sr/86Sr同位素比值测试精度; ;（2）不完美的样品制备导致基体元素抑制电离，从而影响测试灵敏度、会降低Sr的电离效率[8]。

因此，为保证高精度的Sr同位素比值分析，在测试之前必须对样品中Sr组分进行分离纯化，去除基体元素和同质异位素87Rb对测试的干扰。

IsoPrime Ltd编号：SOP No.:名称1.0 目的PURPOSE建立Isoprime同位素质谱系统的操作与维护规程，确保仪器的准确操作与使用。

2.0 适用范围SCOPE适用于Isoprime同位素质谱系统，带元素分析仪 (Vario EL cube)。

3.0 定义DEFINITIONSN/A4.0 职责RESPONSIBILITIES4.1 分析员4.1.1分析员应严格按照本规程执行。

4.1.2分析员应在使用仪器设备前检查仪器的状态。

如果发现异常应及时通知其主管或联系维修工程师。

4.2 主管4.2.1确保分析员接受本规程培训。

4.2.2督促分析员严格按照本规程执行操作。

4.2.3负责实验室仪器设备异常现象的处理。

5.0 程序PROCEDURE5.1 同位素质谱系统的组成5.1.1 Isoprime 同位素质谱仪，由离子源，飞行管，电磁体，信号放大器，外置真空泵，分子涡轮泵及控制器等模块组成。

5.1.2 参考气体进样器。

5.1.3 样品稀释器。

5.1.4元素分析仪 （Vario EL cube ）。

5.2操作方法5.2.1 开机 开气。

接通主机及机械泵电源。

开电脑，打开软件，Tune Page 界面，下拉 Instrument 菜单，点击Pumping on （分子涡轮泵）， IonVantage > Isoprime Tune page > Instrument > P umping开隔离阀（Speedivalve ），MS 主机后大旋纽，逆时针，当外置真空泵使系统压力降至适当状态时，分子涡轮泵将自动运行。

S peed i valve 在主机后部当IP high Vac.显示4E10-6mbar 左右时，即两个压力显示条为绿色，开蓝色的隔离阀（主机面板顶上），此时压力会上升，当压力再次降至4E10-6mbar 左右时，即压力显示由黄色再变为绿色时，开离子源。

Isoprime Tune page > I nstrument > S ource on注意：在每次打开黄色隔离阀之前，一定要先关闭离子源，这样做用以保护离子源灯丝。

硼硅酸盐矿物硼的化学分离纯化与同位素测定方法晏雄;蒋少涌;魏海珍;颜妍;吴赫嫔;濮巍【摘要】采用碱熔法分解电气石样品,研究了3种不同纯化分离方法对硼回收和同位素测定的影响.实验表明:电气石中富含的Fe3+和Al3+对甲亚胺-H酸分光光度法测定硼含量有较大干扰,并在硼特效树脂交换分离中形成氢氧化物沉淀,阻塞交换柱；同时吸附溶液中硼元素造成回收率降低.本实验依次采用阴／阳离子混合树脂,硼特效树脂和阴／阳离子混合树脂三步离子交换进行电气石样品的纯化分离方法,实现了复杂基体中硼的完全回收(回收率99％).在TIMS (Triton TI)采用H3和H4法拉第杯,并通过优化Zoom Optics参数(Focus Quad:15; Dispersion Quad:-85)实现静态双接收硼同位素组成测定.本方法对NIST SRM 951标准样品测定结果为11B/10B=4.05044±0.00012(2σ,n=8,1μgB),测定内外精度优于传统的动态峰跳扫.NIST SRM951测定结果为-0.3‰,表明预处理过程中无硼同位素分馏效应.天然样品硼同位素组成分别采用静态多接收PTIMS-Cs2 BO2+法和MC-ICP-MS测定,数据点基本分布在1∶1线上,说明MC-ICP-MS测定结果与PTIMS方法结果相一致.%Tourmaline was decomposed by using alkali fusion, and then separated and purified by three different procedures. It is found that both Fe3+ and Al3+ ions that are rich in tourmaline samples seriously affect the accurate determination of boron concentration by azomethine-H spectrophotomet-ric method and also cause the loss of boron by specific adsorption when large amount of amorphous hydroxide precipitate formed in ion exchange columns. The addition of small amount of EDTA can eliminate the influence, but brings serious isobaric interference on boron isotopic analysis by TIMS. Finally, we establish a three-column ion-exchange procedure including the first mixed resin column, the peristaltic pump coupled boron specific resin column, and the second mixed resin column, which ensures the full recovery of boron (about 99%) from tourmaline samples with complex matrices. The positive thermal ionization mass spectrometry (PTIMS)-Cs2BO2 + -static double-collection method was established by selecting H3-H4 Faraday cups and optimizing parameters in Zoom Optics (Focus Quad:15; Dispersion Quad: -85) in a Triton TI mass spectrometer. The determined average 11B/10B value of NIST SRM 951 is 11B/10B = 4. 05044 ± 0. 00012 (2σ,n = 8, lμgB), which is superior to the dynamic collection method in internal/external precision. A δ11B value of -0. 3%o for NIST SRM 951 through the same pretreatment procedure was obtained, indicating that there was no isotopic fractionation occurred during the extraction procedure. The comparison of boron isotopes in natural samples by TIMS and MC-ICP-MS after chemistry procedure turns out that δ11 B values determined by the PTIMS-Cs2BO2+ method are in good agreement with that by MOICP-MS.【期刊名称】《分析化学》【年(卷),期】2012(040)011【总页数】7页(P1654-1660)【关键词】正热电离质谱;多接收电感耦合等离子质谱;离子交换;电气石;硼同位素【作者】晏雄;蒋少涌;魏海珍;颜妍;吴赫嫔;濮巍【作者单位】内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室(南京大学),南京大学地球科学与工程学院,南京210093;内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室(南京大学),南京大学地球科学与工程学院,南京210093;内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室(南京大学),南京大学地球科学与工程学院,南京210093;内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室(南京大学),南京大学地球科学与工程学院,南京210093;内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室(南京大学),南京大学地球科学与工程学院,南京210093;内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室(南京大学),南京大学地球科学与工程学院,南京210093【正文语种】中文硼有两种同位素10B(19.87%)和11B(80.12%)。

固体同位素实验室2009-08-04 | 【大中小】【打印】【关闭】实验室简介所属系统：地球物质成分与物质性质系统地质年代学测定系统简介：本实验室受中国科学院地质与地球物理研究所和“岩石圈演化国家重点实验室”领导，服务于基础固体地球科学研究。

该实验室主要发展同位素稀释法＋热电离质谱仪（ID-TIMS）分析技术，并针对Rb-Sr，Sm-Nd，U-Th-Pb和Re-Os体系，开展高精度同位素分析测试和究。

本实验室集中于高精度的Rb-Sr、Sm-Nd和U-Pb同位素年代学、以及Sr、Nd、Pb、Os同位素地球化学研究，涉及和服务的科研领域包括：同位素年代学，岩石圈演化与壳幔相互作用，造山带构造演化、早期大陆的形成演化，成矿年代学与物源示踪，等等。

该实验室拥有2台热电离质谱仪（TIMS），配备有大规模的、高净化级别的超净化环境同位素化学分离和纯化操作空间，可以同时容纳10人以上技术人员或学生完成实验工作。

实验室网站：固体同位素地球化学实验室实验设备名称：IsoProbe-T型质谱仪仪器介绍：英国GV公司(原MicroMass公司)制造，2004年引进。

该设备是目前国际上最先进的新型高精度固体热电离质谱仪，配置有17个接收器，包括有9个法拉第杯、1个戴利检测器、1个电子倍增器和7个离子计数器，可以满足微量-超微量样品的高精度同位素分析测试。

主要用途：高精度的U-Th-Pb、微量-超微量样品的Rb-Sr和Sm-Nd、以及超镁铁质岩石的Re-Os同位素分析测试。

名称：MAT-262型质谱仪仪器介绍：德国Finnigan公司制造，日本国JICA技术合作项目援助购置，1996年11月正式投入使用。

质量分析器是90度扇形磁场，配置5个法拉第杯的多接收系统，可测定多种元素的同位素比值。

主要用途：常规（常量）矿物和岩石样品的Rb-Sr，Sm-Nd和普通Pb同位素组成的测量。

名称：化学分离超净实验室2套（1）实验楼2层西端（202#房间）化学前处理超净实验室，于2005年初完成改造，面积近100平方米。

第四讲Rb-Sr同位素体系Zoned Plagioclase内容提要Rb、Sr元素地球化学特征Rb-Sr同位素体系地球化学特征 Rb-Sr同位素定年原理Rb-Sr定年优点与局限性Rb-Sr同位素应用实例4.1 Rb-Sr元素地球化学特征☯Rb为电价+1的碱金属(第一主族)由于其离子半径(1.48Å)较大，常被排除于多数矿物结构中；☯Rb易溶于水和含水相中，故具有较强的活动性；☯Rb是强不相容元素之一(ultra-incompatible)；☯Rb的离子半径与元素K类似(1.33Å)，因此常与元素K在云母类矿物和K-长石中形成类质同象。

Rb-Sr元素地球化学特征Sr为+2价碱土金属(第二主族)，离子半径也较大(1.13Å)，故也被多数矿物排斥于结构之中；Sr也溶于水和含水相中，但溶解程度弱于元素Rb；Sr属中等程度不相容元素；Sr的离子半径与元素Ca(0.99Å)相似，易于与Ca在长石中形成类质同象。

Sr-Ca发生类质同象的其它矿物有方解石、石膏、磷灰石和榍石；Sr趋于在地壳中发生相对于地幔的富集作用，但其富集程度小于Rb。

Change in the concentration ofRb and Sr in the melt derived byprogressive batch melting of abasaltic rock consisting ofplagioclase, augite, and olivine.From Winter (2001) AnIntroduction to Igneous andMetamorphic Petrology.玄武岩批次部分熔融过程中，熔体Rb 、Sr 含量随部分熔融程度F 值的变化Rb/Sr ratios for various rocks:☐Ultrabasic0.2☐Basaltic0.06☐Granites0.25-1.7☐Shale0.46☐Sandstone3玄武岩与砂岩的Rb/Sr比值相差达50倍!!What accounts for huge range in Rb/Srratios of rocks?◆Rb subsitutes for K in K-bearing minerals,while Srsubstitutes for Ca in Ca-bearing minerals;◆Rb and Sr are fractionated by igneous processes:Rbtends to prefer melt(more incompatible than Sr).4.2 Rb-Sr同位素体系特征87Rb=27.83%85Rb=72.17%88Sr=82.53%87Sr=7.04% 86Sr=9.87% 84Sr=0.56%Sr由四个同位素组成，均为稳定同位素，其中87Sr为87Rb的放射成因同位素。

柱后衍生-离子色谱法测定超纯水中硅酸盐的含量摘要:本文建立了柱后衍生-离子色谱测定超纯水中硅酸盐含量的方法。

方法以IonPac AG15为浓缩柱，将超纯水样品大体积进样浓缩富集后，采用高效阴离子交换分离柱IonPac AS19分离，钼酸铵-十二烷基硫酸钠柱后衍生，于410nm波长处间接测定硅酸盐的含量。

方法操作较简单，选择性较好，灵敏度较高，检测结果可靠。

关键词离子色谱，柱后衍生，超纯水，硅酸盐一( 前言随着科技的飞速发展，现代仪器越来越精密，对试剂纯度的要求也越来越高。

超纯水技术的出现为流体色谱技术的发展做出了巨大的贡献，水质的提升极大地降低了仪器分析的背景响应值，大大降低了分析方法的检出限。

然而超纯水机随着工作时间的延长，其纯化能力逐渐降低，生产的水质亦逐渐变差，这其中率先出现的离子型化合物之一就是硅酸盐。

因此，建立一种合适的分析方法用于监测超纯水中硅酸盐的含量，可以反映出当前状态下的水质情况，同时也为设备耗材更换提供时间参考。

GB/T 8538-2008 中推荐以硅钼黄分光光度法或硅钼蓝分光光度法测定矿泉水中硅酸盐的含量[1]，其对50ml水样最低检测浓度为0.1mg/L。

该方法不仅操作较为繁琐，且灵敏度不能满足超纯水中痕量硅酸盐含量的检测需要。

本文探索建立了在线浓缩富集-柱后衍生-离子色谱的方法测定了超纯水中痕量硅酸盐的含量。

方法专属性较强，灵敏度较高，检测结果可靠。

二( 实验部分2.1 实验设备及试剂ICS3000离子色谱仪(美国Dionex公司)，配有氢氧化钾(KOH)淋洗液发生装置(EG)，VWD紫外检测器，PC-10柱后衍生装置，375μL反应管。

IonPacAG15(4×50mm)高效阴离子保护柱，IonPac AG19(4×50mm)高效阴离子保护柱，IonPac AS19(4×250mm)高效阴离子分析柱，Chromeleon数据库管理系统。

1000mg/L硅酸根标准储备液由相应优级纯试剂配制得到。

２０１４年 ９月 Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１４岩　矿　测　试 ＲＯＣＫＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳ文章编号：０２５４ ５３５７（２０１４）０５ ０６４０ ０９Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．５ ６４０～６４８玄武岩分相 Ｓｍ－Ｎｄ内部等时线定年方法流程张利国，段桂玲，杨红梅，杨 梅，谭娟娟，段瑞春，邱啸飞，刘重秡（中国地质调查局武汉地质调查中心同位素地球化学研究室，湖北 武汉 ４３０２０５）摘要：长期以来，对玄武岩精确测年一直是困扰地质学家的重大科学问题。

玄武岩结构和组成特殊，岩石中矿物组成单一、锆石十分稀少，颗粒很细，采用物理方法挑选单矿物和锆石十分困难，很难应用内部等时线法和锆石 Ｕ－Ｐｂ法研究其成岩时代。

而全岩样品间因 岩浆 分 异 产 生 的 １４７Ｓｍ／１４４Ｎｄ比 值 差 别 很 小，等 时 线 年 龄 相 对 误 差 较大；Ｒｂ含量很低，Ｒｂ／Ｓｒ比值很小，全岩 Ｓｍ－Ｎｄ法、Ｒｂ－Ｓｒ法常常不能给出正确可信的年龄。

根据内部等时线法原理，本文通过化学方法，采用王水和氢氟酸 －硝酸对玄武岩样品进行分步溶解，分别对同一件样品的王水溶解相、王水不溶相和全岩开展 Ｓｍ－Ｎｄ同位素组成分析。

结果表明：通过不同酸介质分步溶解，可提取玄武岩中石英、透辉石、长石等矿物组合，该组合与 其全岩具有相同的 εＮｄ（ｔ）和一致的 Ｎｄ同位素模式年龄；矿物与全岩构筑的内部等时线中，１４７Ｓｍ／１４４Ｎｄ比值 的变化由全 岩 之 间 的 ０．００５扩 大 到 ０．１１，１４３Ｎｄ／１４４Ｎｄ值 的 变 化 由 全 岩 的 ０．５１２５００～０．５１２５４７扩 大 到０．５１２５００～０．５１３１４５。

通过该方法获得了与已有锆石 Ｕ－Ｐｂ年龄在误差范围内一致的 Ｓｍ－Ｎｄ等时线年龄：ｔ＝（９９１±２１）Ｍａ（ＭＳＷＤ＝２．１）。

通过对比研究，本文认为：玄武岩分相 Ｓｍ－Ｎｄ内部等时线定年方法，适用于前寒武纪及更古老的玄武岩样品的年龄测定。

热电离质谱法地质样品中Rb-Sr、Sm-Nd同位素组成
Rb-Sr、Sm-Nd同位素体系是同位素地球化学研究的经典体系，被广泛应用于同位素地质年代学和同位素示踪研究，在壳幔演化、岩浆活动、全球演化研究等方面具有重要应用价值。

天津地质矿产研究所同位素地质实验测试室为许多高校和地质部门提供过大量高质量的Rb-Sr、Sm-Nd同位素测试数据。

天津地质矿产研究所同位素地质实验测试室对Rb-Sr、Sm-Nd同位素测定采用I.D.（Isotope Dilution）和I.C.（Isotope Concentration）分别测定的
双流程分析测试程序。

分析I.D组份时，将地质样品用混合酸(HF+HNO
3+HClO
4
)
溶解，溶解前加入适量稀释剂87Rb+84Sr和149Sm+146Nd，取上清液载入阳离子交换柱中，采用不同浓度的酸洗脱基体元素，收集Rb、Sr、LREE组份，收集的Sr 组份采用Sr-Spec树脂进行二次纯化。

分析I.C组份时，溶解后的样品直接进行离子交换柱化学分离， LREE组份采用Ln-Spec树脂进行Nd分离和富集。

收集目标元素，在TRITON热电离质谱上进行同位素测定。

本实验室用来校正TRITON热电离质谱的标样Sr、Nd同位素测定范围为：NBS987：87Sr／86Sr＝0.710245±35，BCR-2：87Sr／86Sr＝0.704958±30；LRIG：143Nd/144Nd＝0.512202±25，BCR-2：143Nd/144Nd＝0.512633±30。

以下是一些个人实验时做的记录，只做交流，如有异议望及时交流，以促进学术。

称样：做同位素实验之前我们最好有微量的数据，因为通过微量的部分数据值可以判断该样品同位素的含量的基本情况，如果微量的数值偏小，那么我们针对于这样的样品就要在测其同位素的时候多称量一些样品来弥补其不足。

具体称样规则见“科学天平的使用”加酸：将称好的样品装入溶样弹中，依次加入HNO3和HF（注意顺序不能颠倒）而加入的量是根据称量的克数来决定的，如果称量50mg，一般加入1ml原酸即可，如果称量50-200mg可加入1.5-2ml酸。

此步骤操很重要，主要注意一下几点：1，严格控制酸的量，根据样品量适当加入2，加酸的顺序不能颠倒3，加入HNO3后必须用手轻轻震荡杯底多次，知道样品全部溶解为止此步骤中样品的溶解程度决定了后面实验的精度，如果在后期出现沉淀，或部分不溶现象，基本是由于此步操作不完善所引起的。

入钢套：同位素所用的钢套与微量中所用的不同，但大致原理是一样的，第一步：准备钢套，按照样品数目将需要使用的钢套清点出来，保证每个钢套都有配套的盖子，并准备一些一毛钱或小钢垫已被后面使用。

第二步：将钢套的盖子用砂纸清理干净，并在清理后的盖子表面写上我们样品的编号（样品进如烘箱后写在溶样弹上的编号均因被蒸发出的酸蒸汽分解而看不清，为区别样品在钢套上写编号，待样品拿出后在将编号重新写于溶样弹上），第三步：将溶样弹装入钢套中，观察其高度是否高于钢套边缘，如果高于钢套边缘即可将盖子盖上并拧紧，如果低于钢套边缘就需要再次将溶样弹拿出，在钢套底部放入一个一毛钱或小钢垫以增加溶样弹的高度，然后在将钢套拧紧。

此步骤很重要，如果钢套拧的不紧会出现漏酸现象！第四步：将拧好的钢套一并放入烘箱中，温度调节为190度，时间调节为48小时。

第五步：约48小时后，将烘箱关闭，并让其自然降温，待温度降下来后，将钢套取出，并将其拧开，取出溶样弹，根据溶样弹上的编号，再次将编号转编于溶样弹上。