SIMS分析技术及其在黄铁矿原位微区分析微量元素测定的应用_虞鹏鹏
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卷(V olume)28,期(Num ber)3,总(T otal)113矿物岩石 页(Pages )64-71,2008,9,(S ept,2008)J M INE RAL PETROL收稿日期:2008-04-09; 改回日期:2008-08-10基金项目:科技部国际科技合作项目(2005DFA20063)作者简介:周家云,男,35岁,工程师(博士),矿床学专业,研究方向:矿床地球化学.拉拉铜矿黄铁矿微量元素地球化学特征及其成因意义周家云1,2, 郑荣才2, 朱志敏1,2, 陈家彪1沈 冰1, 李潇雨1, 罗丽萍11.中国地质科学院矿产综合利用研究所,四川成都 610041;2.成都理工大学/油气藏地质及开发工程0国家重点实验室,四川成都 610059=摘 要> 四川会理拉拉铜矿床是我国著名大型富铜矿床,针对该矿床中黄铁矿的微量元素、稀土元素地球化学分析表明:拉拉铜矿经历了早期火山喷发成岩成矿和晚期变质成岩成矿作用。
条带状矿石中的黄铁矿Co/N i 比值集中于4192~7912之间,落入火山成因黄铁矿区,稀土元素分布具有Eu 正异常和轻稀土富集的特征,反映矿床具有伴随河口群火山喷流沉积成岩过程的同生沉积成矿作用。
脉状矿石中的黄铁矿Co/Ni 比值集中于1110~3145,落在热液成因黄铁矿区,稀土元素较河口群岩石及其他典型块状硫化物矿床矿石稀土元素更加富集轻稀土元素,稀土含量变化范围更大,显著的负Eu 异常,则又说明,矿床形成的主要成矿作用是伴随新元古代晋宁运动而发生的大规模的变质作用。
=关键词> 拉拉铜矿;黄铁矿;微量元素;地球化学;矿床成因中图分类号:P 588.14 文献标识码:A 文章编号:1001-6872(2008)03-0064-080 引 言拉拉铜矿床位于四川省会理县境内,为我国著名的大型富铜矿床,铜储量超过100@104吨,规模居四川省之冠。
长期以来,拉拉铜矿的矿床成因一直未形成统一的认识,部分研究者根据拉拉铜矿床地质特征,以及部分成矿元素特征,认为拉拉铜矿是典型的火山喷流-沉积型铜矿床[1];另一些学者根据拉拉铜矿成矿流体多样性和成矿时间的多期性,则认为矿床成矿元素的巨量富集是受晋宁期变质作用的重要影响,相继提出了动力变质热液型[2]、火山沉积-变质层控型[3,4]等多种成因。
摘要内蒙古黄岗矿业公司I区选矿厂年处理量为150万吨原矿,给矿粒度为500~0mm,选厂设计为一次性平地建厂。
黄岗铁矿属于中硬度矿石,含泥量小,设计采用三段一闭路破碎流程;矿床中有磁铁矿和锡矿等29种可利用元素。
磁铁矿的粒度不均匀且较粗,约为0.1~3.5mm,所以设计采用阶段磨矿,阶段磁选工艺;第一段分级设计采用水力旋流器,第二段分级设计采用高频细筛。
原矿品位为37.91%。
矿石经第一段磨矿分级后,分级溢流进入第一段磁选,磁选产品品位为55.00%,产率为55.95%,回收率为79.80%;粗选产品经过细筛和浓磁后进入第二段磨矿,细筛的筛下产品进入第二段磁选,产品品位为64.99%,回收率为76.85%,产率为41.42%;此时大量的尾矿被甩出,然后第二段磁选产品再进入第三段磁选,磁选产品品位为66%,回收率为76.15%,产率为40.42%;精矿经浓磁过滤,含水率小于10.21%。
关键词:选矿磁选精矿品位阶段选别AbstractI Huanggang Mining District in Inner Mongolia concentrator with capacity of 1.8 million tons ore to the mine size is 500 ~ 0mm, designed as a one-time flat concentrator plant.Huang Gang hardness of iron ore are in, with a small amount of clay, designed with three sections of a closed-circuit crushing process; deposits in magnetite and tin and other 29 kinds of available elements.Uneven and coarse grain size of magnetite is about 0.1 ~ 3.5mm, so the design uses stage grinding, magnetic separation stage process; first paragraph of the hierarchical design using hydrocyclone, and the second design using high gradeFrequency fine sieve.Ore grade of 37.91%.The first paragraph of ore grinding and classification, the classification of overflow into the first paragraph of the magnetic separation, magnetic separation product grade of 55.00%, the yield was 55.95%, recovery was 79.80%; crude product through a fine sieve and selected magnetic concentration afterinto the second paragraph of the grinding, fine sieve of the sieve into the second paragraph of the magnetic separation of product, product grade of 64.99%, recovery was 76.85%, the yield was 41.42%; at this time a large number of tailings were thrown, then the firstErduan magnetic products re-entering the third paragraph of the magnetic separation, magnetic separation product grade of 66%, recovery was 76.15%, the yield was 40.42%; concentrate upon concentrated magnetic filter, water content of less than 10.21%. Key words: Mineral magnetic concentrate grade stage sorting摘要 (I)Abstract (II)内蒙古黄岗矿业公司I区选矿厂 (1)第一章选矿厂概述 (1)1.1基本情况 (1)1.2 资源概况 (1)1.3 I区设计及建设概况 (1)1.4 矿石选矿工艺矿物研究 (2)1.4.1 矿石主要成分化学分析 (2)1.4.2 矿石化学物相分析 (2)1.4.3 矿石的矿物组成及相对含量 (3)1.4.4 矿石中主要矿物的嵌布特征 (4)1.4.5 矿石中磁铁矿的粒度组成 (5)1.4.6 矿石中锡石的粒度特征 (5)1.4.7 矿石中铁锡的赋存状态 (6)1.5 选矿试验 (7)1.5.1 磨矿功指数的测定 (7)1.5.2 相对可磨度试验 (7)1.5.3 选矿试验原则流程选择 (7)1.5.4 磁铁矿磁选试验 (8)1.5.5 磁选尾矿浮选降锡试验研究 (13)第二章工艺流程的确定 (22)2.1 设计工艺流程 (22)2.1确定工作制度 (23)第3章工艺流程的计算 (26)3.1 破碎流程的计算 (26)(1)计算破碎车间生产能力 (26)(2)计算总破碎比及分配各段破碎比 (26)(3)计算各段产物的最大粒度 (27)(4)计算各段破碎机的排矿口宽度 (27)(5)确定筛子的筛孔尺寸和筛分效率 (28)(6)计算各段产物的矿量和产率 (28)3.2 磨矿流程的选择与计算 (28)3.2.1一段磨矿流程的计算 (29)3.3.2二段磁选产品磨矿流程的计算 (30)3.3选别流程计算 (31)3.4矿浆流程计算 (33)3.4.1 计算液固比 (33)3.4.2 计算水量 (34)3.4.3 计算其他产物的水量 (35)3.4.4 计算补加水 (36)3.4.5计算个作业矿浆体积 (36)3.4.6 计算工艺过程补加总水量 (37)3.4.7 计算选矿厂总耗水量 (37)3.4.8计算选别流程单位耗水量 (37)第4章工艺设备的选择 (38)4.1破碎、筛分设备的选择与计算 (38)4.1.1粗碎设备 (38)4.1.2中碎设备 (40)4.1.3细碎预先及检查筛分设备 (42)4.1.4细碎设备 (43)4.2 磨矿分级设备的选择 (46)4.2.1 一段磨矿机的选型 (46)4.2.2二段磁选产品磨矿设备的选择和计算 (48)4.2.3分级设备的选择和计算 (49)4.3磁选设备的选择 (51)4.3.1一磁的选择与计算: (51)4.3.2 浓磁选设备的选择 (52)4.3.3二磁的选择与计算: (52)4.3.4三磁的选择与计算: (52)第五章主要辅助设备的选择与计算 (54)5.1矿仓的选择计算 (54)5.1.1原矿仓的选择计算 (54)5.1.2 中碎矿仓的选择 (55)5.1.3 细碎矿仓的选择 (56)5.1.4粉矿仓的选择计算 (57)5.1.5 精矿仓的选择计算 (58)5.2矿仓下给矿机的选择计算 (59)5.2.2 中碎矿仓下给矿机的选择 (59)5.2.3 细碎矿仓下给矿机的选择 (60)5.3起重设备的选择计算 (60)5.4过滤机的选择计算 (61)5.5真空泵的选择 (61)5.6砂泵的选择 (61)5.7胶带运输机的选择与计算 (61)5.8 主要工艺设备 (62)5.9技术检查及化验室 (64)5.9.1技术检查 (64)5.9.2 化验室 (64)第六章工艺生产过程 (65)第七章选矿厂厂址选择和设备配置 (66)7.1选矿厂厂址的选择 (66)7.2选矿厂车间布置和设备配置的特点 (66)7.2选矿厂车间布置和设备配置图 (66)第八章矿山环保与安全 (67)8.1环境保护 (67)8.2安全 (67)第九章选矿厂劳动岗位定员 (68)第十章选矿厂的技术经济分析 (69)10.1选厂工艺投资概算 (69)10.1.1设备概算价值 (69)10.1.2工艺金属结构概算价值 (70)10.1.3工艺管道概算价值 (70)10.2选矿厂基建投资概算 (71)10.2.1厂各部门投资 (71)10.3选矿技术经济指标计算 (71)10.3.1精矿设计成本的计算 (71)10.3.2选矿加工费的计算 (72)10.4经济效果评定 (72)10.4.1选矿加工费的计算 (72)10.4.2销售利润 (73)10.4.3经济分析(静态法) (73)第十一章结论 (75)11.1结论 (75)参考文献 (76)谢辞 (77)内蒙古黄岗矿业公司I区选矿厂第一章选矿厂概述1.1基本情况内蒙古黄岗矿业有限责任公司是以原赤峰黄岗铁矿为基础组建成立的,现在共有6家股东单位:包头钢铁(集团)公司、集通铁路有限公司、克旗人民政府、赤峰地质矿产勘查院、克旗农电局、北京鼎峰同惠工业技术公司。
地球科学中铁同位素分析测试方法研究进展梁鹏【摘要】随着多接收等离子体质谱仪分析测试技术的发展,Fe同位素得到了非常广泛的应用,尤其在地球科学中,铁同位素应用于各种高温(如地幔、地壳的部分熔融、岩浆分异等)、低温(风化、沉积等)地质作用过程.目前,铁同位素分析测试方法根据进样方式不同可以分为溶液进样和飞秒激光剥蚀进样联用多接受等离子体质谱(即SN-MC-ICP-MS和FSLA-MC-ICP-MS).研究者大多采用溶液法,该方法需要对样品进行复杂的化学前处理,但测试的精度较好;传统纳米激光器在剥蚀过程中的热效应会导致元素分馏,飞秒激光器可以大大减小由于热效应导致的元素分馏,提高离子的传输效率和灵敏度.本文综述了铁同位素测试方法的研究进展,包括样品溶解、化学分离、质量歧视校正、干扰校正及飞秒激光分析铁同位素的良好前景.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2019(041)004【总页数】4页(P97-100)【关键词】Fe同位素;MC-ICP-MS;质量歧视校正;元素分馏【作者】梁鹏【作者单位】西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室,陕西西安 710069【正文语种】中文【中图分类】P618.31铁有四个稳定同位素:54Fe、56Fe、57Fe和58Fe,它们在自然界的丰度分别为5.845%、91.754%、2.119%、0.882%。
近年来,铁同位素广泛应用于宇宙化学、海洋化学、矿床成因、地幔与地壳部分熔融作用、岩浆分异作用等研究中。
(赵新苗等,2008;孙剑等,2011;Tristan J.Horner等,2015)。
铁同位素最初是用热电离质谱TIMS分析,该方法分析精度差,无法进行仪器的质量歧视矫正,后来采用双稀释剂TIMS分析,虽然测试精度得到很大的提升,但是该方法操作相对复杂(朱祥坤等,2008 ;王跃等,2012)。
Belshaw等首次使用多接受等离子体质谱(Muti-Collector Indectively Coupled Plasma Mass Spectrometry)测定Fe同位素,大大提高了测试的效率和精度(何永胜等,2015)。
2014年5月May2014岩 矿 测 试ROCKANDMINERALANALYSISVol.33,No.3321~326收稿日期:2013-08-16;接受日期:2013-09-12基金项目:中国地质大调查项目(12120113014700)作者简介:杨小莉,工程师,主要从事岩石矿物分析测试研究。
E mail:yxli502@163.com。
文章编号:02545357(2014)03032106敞开酸溶-电感耦合等离子体质谱法同时测定钨矿石和锡矿石中14种微量元素杨小莉,杨小丽,李小丹,邵 鑫,杨 梅(武汉地质矿产研究所,湖北武汉430205)摘要:钨矿石和锡矿石成分复杂,具有丰富的共生或伴生元素。
在国家标准方法中,对其中的微量共生或伴生元素含量多采用单元素测定,分析强度大,效率低。
本文采用混合酸在敞开体系中消解样品,以50%盐酸提取盐类,电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)同时测定钨矿石和锡矿石中的锂钪铬钴镍铜铅锌铷钼铯锑铋钍等14种微量元素。
通过比较碱熔法、盐酸+氢氟酸+硝酸+高氯酸四酸溶矿法、氢氟酸+硝酸+高氯酸三酸溶矿法这三种样品前处理方法,确定选择使用氢氟酸+硝酸+高氯酸三酸溶矿法溶解样品。
ICP-MS测定过程中,选择铑和铼作为内标元素,有效监控分析信号的漂移。
测定结果表明,各元素的检出限为0.003~1.64μg/g,相对标准偏差在0.1%~3.1%,方法回收率在93.1%~104.3%。
方法应用于实际钨矿石和锡矿石分析,测定结果与各元素标准测定值吻合较好。
相对于传统处理方法,本法一次溶样,多元素同时测定,使分析效率得到了有效提高,更适合大批量多元素钨矿石和锡矿石样品的分析。
关键词:钨矿石;锡矿石;微量元素;敞开酸溶;电感耦合等离子体质谱法中图分类号:P618.67;P618.44;O657.63文献标识码:B钨、锡、锑、稀土并称为中国为数不多的具有定价能力的四大战略资源。
随着我国工业化进程的加速,通讯技术、冶金工业、航天技术、汽车产业、光电材料等行业发展迅猛,工业中对钨和锡的需求量逐年递增,所以钨矿石和锡矿石也一直是地质行业找矿的热点。
一种新的稀有金属矿床定年技术:微区原位Sm-Nd定年李超;孙鹏程;孟会明;侯江龙;周利敏;赵鸿;赵令浩;屈文俊【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2022(38)2【摘要】^(147)Sm-^(143)Nd放射性同位素体系在地球科学研究中得到了广泛的应用,经典的同位素稀释-热表面电离质谱法(ID-TIMS)一直是Sm-Nd同位素高精度测定的基准技术,但具有耗时长、成本高、样品需求量大等缺点,并且难以揭示微观尺度单矿物所蕴含的地球化学信息。
近年来兴起的微区原位分析,具有简单、快速、高空间分辨率的特点,可以从微米尺度示踪岩浆和热液的起源及演化过程。
本文通过同时测定Sm和Nd同位素质量分馏系数,实现^(144)Sm对^(144)Nd 干扰的准确校正,获得了人造玻璃、磷灰石、榍石、独居石等几种不同基体标准样品(NIST610、Durango、MAD-2、BLR-1、117531)精确的^(143)Nd/^(144)Nd比值,与推荐值在误差范围内一致。
然而,由于Sm和Nd元素性质的差异,在激光剥蚀和质谱电离过程中会产生明显的元素分馏,导致^(147)Sm/^(144)Nd很难进行精确校正,本文通过在进样系统中引入液态气溶胶,有效克服了基体效应的影响,虽然硅酸盐矿物(人造玻璃、榍石)和磷酸盐矿物(磷灰石、独居石)两者之间Sm、Nd元素分馏系数差异明显,但是同一类型的不同矿物具有稳定的、一致的元素分馏系数,因此采用外标法能够获得精确的^(147)Sm/^(144)Nd,进而使得微区原位^(147)Sm-^(143)Nd定年成为了可能。
采用新建立的飞秒激光-多接收等离子体联用微区原位Sm-Nd同位素分析技术(fs-LA-MC-ICPMS),获得了河北麻地稀有金属矿床中独居石、氟碳铈矿原位Sm-Nd 年龄为177.2±6.3Ma,与独居石微区原位U-Pb年龄175.6±1.1Ma在误差范围内一致,证实了该方法的准确性和有效性。
ICP-AES法测定铝黄铜中多元素陶俊【摘要】提出了用ICP-AES法同时测定铝黄铜中锰,镍,铝,铅,锡,锌,铁元素的分析方法.各元素选用最佳光谱线和光谱仪合适的工作条件,RSD< 2%,回收率在95%~105%之间.结果表明:本法测定铝黄铜中锰,镍,铝,铅,锡,锌,铁含量的分析误差和精密度符合GB/T5122的技术要求.数据的精密度和样品加标回收率结果令人满意,方法快速,简便.%An analysis method for the simultaneous determination of Mn, Ni, Al, Pb, Sn, Zn and Fe in aluminum brass by ICP - AES has been put forward, in which the optimum spectrum line and suitable working conditions of spectrometer for determination of each element were chosen, the relative standard deviation (RSD) was <2% and the recoveries were in the range of 95% ~105%. There-suits demonstrated that the analytical error and the precision for the determination of Mn, Ni, Al, Pb, Sn, Zn and Fe were in accord with the requirements of the National Standards GB/T5122. Moreover, the precision and recoveries were satisfactory and the method was rapid and simple.【期刊名称】《云南冶金》【年(卷),期】2012(041)005【总页数】3页(P90-92)【关键词】ICP-AES;铝黄铜;多元素【作者】陶俊【作者单位】昆明钢铁集团有限责任公司,云南昆明650302【正文语种】中文【中图分类】O657.31有色金属及其合金在国民经济和日常生活中用途极广,铝黄铜是一种重要的合金,是制造某些机械零件的良好材料,因此,准确测定铝黄铜化学成分具有重要的意义。
中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)第34卷第1期JOURNAL OF THE GRADUATES VOL.34ɴ12013SUN YAT-SEN UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES、MEDICINE)2013SIMS分析技术及其在黄铁矿原位微区分析微量元素测定的应用*虞鹏鹏1,2,3(1.广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室,广州5102752.中山大学地球科学系,广州5102753.中山大学地球环境与地球资源研究中心,广州510275)【内容提要】离子探针(Secondary-ion mass spectrometry,SIMS)是一种固体原位微区分析技术,具有高分辨率、高精度、高灵敏等特征,广泛应用于地球化学、天体化学、半导体工业、生物等研究中。
本文主要阐明了SIMS技术的原理、类型及其特点,综述了在地球科学方面的某些研究,对比了不同微区分析技术的特点,最后,介绍了SIMS技术在黄铁矿微量元素原位微区分析的应用。
【关键词】离子探针原理;地球化学;天体化学;原位微区分析;黄铁矿二次离子质谱仪(Secondary-ion mass spectrometry,SIMS)也称离子探针,是一种使用离子束轰击的方式使样品电离,进而分析样品元素同位素组成和丰度的仪器,是一种高空间分辨率、高精度、高灵敏度的分析方法。
检出限一般为ppm-ppb级,空间分辨率可达亚微米级,深度分辨率可达纳米级。
被广泛应用于半导体工业、矿物地质研究、天体研究和生物、细胞研究中。
本文主要探究SIMS在地球科学方面的应用。
1SIMS分析技术1.1原理离子探针实际上就是固体质谱仪,它由两部分组成:主离子源和二次离子质谱分析仪。
常见的主离子源有气体氧(O-/O+2)和金属铯(Cs+)源。
主离子源离子在几千电子伏能量高电压和电子透镜聚焦后,轰击到样品表面使样品表面的结构破坏,产生大量原子和分子的碎片以及在碰撞中一部分被样品弹回的一次离子。
大部分碎片是中性的,其中只有一小部分粒子(0.01-10%)被电离(粒子溅射)。
这些二次离子在电场*收稿日期:2013-03-25作者简介:虞鹏鹏,中山大学地球科学系2012级硕士研究生,地球化学专业;E-mail:562898787@SIMS分析技术及其在黄铁矿原位微区分析微量元素测定的应用的作用下被引入二次离子质谱分析仪,经过静电分析仪的能量分离和磁场的质量分离,最后被电子增幅接收器记数分析。
通过接收器测量,与标准样品对比后可得到样品表面的元素、同位素丰度、比值、深度剖析信息及二次离子图像,如图1所示。
图1离子探针原理示意图[1]以下介绍中国科学院地质与地球物理研究所离子探针实验室的Cameca IMS-1280,其二次离子质谱仪具有两个一次离子源,其中双等离子体氧源可以产生O-、O-2、O+、O+一次离子,热电离铯源可以产生Cs+一次离子。
各种离子根据质量和带电荷的不同2通过一次离子光路上的质量选择器(PBMF)进行选择。
一般来说,使用负离子可以提高金属离子的产率,并且可以避免绝缘样品上的电荷积累,所以一般使用氧负离子进行矿物中金属元素离子(如Pb、U、Th、Ti、Li等)的分析。
而对于非金属(如C、N、O、S等),一般使用Cs+轰击以获得较高的产率。
使用Cs+对绝缘样品(如大部分矿物晶体)表面分析时会产生电荷积累,使分析无法进行,需要使用电子枪进行电荷中和。
Cameca IMS-1280的电子枪与二次离子引出路径同轴,垂直于样品表面入射。
电子枪发射电子的能量为10KeV,样品表面的加速电压也为10KeV,故电子枪发射的电子到达样品表面后,其速度接近于零,在样品表面形成一层“电子云”,覆盖在约100微米范围的样品表面。
当样品局部发生正电荷积累,使样品表面出现压差时,电子便补充过去进行中和。
这样形成一个动态平衡,保证仪器分析的稳定性。
二次离子被样品表面的高压加速后,通过入射狭缝、视场光阑、静电分析器、能量狭缝、磁场、出射狭缝及若干离子透镜后到达接收器。
此时,二次离子已经根据质荷比被磁场色散。
特定质荷比的离子进入接收器进行测量。
Cameca IMS-1280的接收器分为两部分:单接收系统和多接收系统。
单接收系统配有一个电子倍增器和两个法拉第杯,量程分别为1E6cps、6.3E9cps和6.3E8cps,用于测量不同强度的信号。
多接收器具有五个可移动的接收位置(L2、L1、C、H1、H2),可接收17%质量范围的信号,每个接收位置上可以配置为电子倍增器或者法拉第杯,最外侧两个接收器外侧上还固定了两个法拉第杯(L2和H2)。
目前本实验室的多接收器配置可满足目前大部分测试的需要。
单接收器的电子倍增器尺寸大精度高且稳定,测量不同信号时要变换磁场的强度选择相应质荷比的离子,测试时间长,对于一次73中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)二○一三年第一期离子束的稳定性比较敏感。
多接收器的电子倍增器由于空间有限,尺寸较小,故性能略差。
但由于能同时接收若干信号,使测试时间大大缩短,同时也可降低一次束稳定性对测量结果的影响。
核磁共振技术在使用多接收器时应用,可提高磁场稳定性,进而提高分析精度与稳定性。
1.2样品准备及测定SIMS的样品制备对于获得最佳的实验数据是极其重要的。
高能一次离子流轰击样品表面时,轰击范围为一个很小的圆形区域。
样品必须满足以下条件:固态,良好的平整度,符合仪器真空条件,良好的导电性。
因此,在对样品进行测定分析时,必须对样品进行适当的处理,以确保样品满足分析条件,继而得到准确分析结果。
杨晓志等[2]在研究中指出,对样品的处理应该包括以下几个步骤。
首先,对样品进行抛光处理,通常还要用环氧树脂处理样品以防止抛光过程中样品被污染并消除样品表面的电荷积累。
为了降低抛光后样品的表面污染,还需进行清洗操作,通常是在蒸馏水或酒精中用超声波进行清洗,时间20分钟左右。
然后需对样品进行镀金操作,并在某一温度(温度高低与测定对象有关)的烘箱中干燥一段时间,或者是自然风干。
样品尺寸根据各离子探针质谱仪的样品盘大小制作。
中国科学院的Nano SIMS样品盘可以放入直径为10mm,13mm(1/2inch),25mm(1inch)的样品靶。
样品的厚度一般需要小于4mm,样品的尺寸一定要小于圆环外边缘的尺寸,否则,不能将样品固定在圆环当中。
用SIMS进行测定时,通常会在同一样品的不同位置进行多点分析,因此在测定之前,必须预先在样品表面选定测定位置,而且选取的位置不能为样品的裂缝、包裹体或包体等组分上,这些位置不能反应样品真实的特点。
仪器计数系统工作时,往往在刚开始的一段时间内记录的数据不是很稳定,我们在对测定结果进行分析时,往往舍弃计数刚开始一小段时间内的测定数据(视测定结果而定),这主要是由样品表面污染及其它离子成分影响造成的。
SIMS的测定结果有很多数据,比例系数是对这些数据处理的一种有效手段。
Fitzsimons等[3]发现在同一次测定中,SIMS对两种同位素18O 和160的计数之间有一定的比例关系(比例系数确定),甚至对孤立元素(这些元素没有同位素)的测定也具有这种性质。
1.3精度和准确性离子探针具有高精度的特点,但仍有很多因素影响其精度和准确性[2]。
影响SIMS 分析准确性和精度的最主要因素是由样品的化学性质(例如,矿物的结构和组成)造成的基体效应[4]。
高能一次离子在轰击样品时,由于表面状态的变化,也会对准确性和精度产生影响,Valley等[5]研究发现,样品表面的变化主要有:二次离子发射会使样品表面晶体结构无序化;有些一次粒子射入样品较深位置,无法激发二级离子,对样品原始成分产生影响;一次离子和二次离子在样品表面形成电场等。
仪器质量分馏也有具有较大影响[6]。
质量分馏主要有两处:第一,离子探测装置处,较轻的同位素比较重的同位素更容易被探测到[7];第二,二次离子产生过程中,较轻的同位素比较重的同位素先发生离子化,使二次离子的组成成分上有显著差异,从而造成分馏[8]。
学者们研究得出这两处的质量分馏会使得测定重同位素时其测定值发生10ɢ-100ɢ的显著减少[9,10]。
另外,样品由于样品本身存在其他物质的影响以及人为影响也会导致准确度及精度的下83SIMS分析技术及其在黄铁矿原位微区分析微量元素测定的应用降。
其中样品本身的影响指样品内存在包裹体、气泡等,当分析位置包括这些时会产生影响;人为影响指人为操作不当或仪器清洗不彻底等造成的影响[2]。
最后,由于仪器本身的计数时的反应速度不够造成的影响也不可忽略。
当计数时反应不够时,就会漏记最高计数速度的离子,使得其测量结果不准确[3]。
对于这些影响的处理,也有很多的方法。
首先,为减小干扰,离子源的一次离子和产生的二次离子不能相同。
而且一次离子能量高低直接影响到二次离子能不能顺利产生,因此,一次离子的能量需要严格控制。
第二,针对认为因素当中的对仪器清洗不彻底导致真空室混杂其他气体或粒子,应该确保其中的真空度。
第三,由于基体效应会由于二次离子速度的增大而减小,在此基础上Heide等人研究出极大速度法用以减弱基体效应。
第四,由于仪器的质量分馏使分析产生误差,Metson等[11]使用标准物质作参照并对质量分馏进行数据矫正,从而使分析的准确性和精度提高。
1.4离子探针类型离子探针有不同的类型,目前应用于地球化学领域的主要有四类[12]:Camera F系列、Camera1270和1280、Camera Nano SMS和SHRIMP。
F系列是小型离子探针,价格相对便宜。
经历了3F,4F,5F,6F和7F的更新换代。
它们在设计和结构上大体相同,仪器操作的自动化程度却不断加强。
F系列离子探针的主离子束可以聚焦在5μm以内。
另外,在4F以后的型号上添加了电子枪(electron gun),使其能对不导电矿物进行同位素分析。
由于F系列离子探针质谱仪的磁场半径较小,因此,分辨率相对较低,同位素分析精度最高达1ɢ。
作为矿物微区微量元素分析,F系列离子探针的最低检测度为10-9级。
尹会听和王洁[13]综述了IMS-6F 的特点和应用,双聚焦质量分离器的使用使得分析的质量分辨率明显提高,最高可达5000。
曹永明等[14]在研究时,利用IMS-3F的样品表面横向剖析的线描功能(LINE SCAN),并应用于金属、绝缘体和半导体研究。
Cameca1270和1280是大型离子探针,质谱仪的磁场半径长达585mm。
因此,它的分辨率很高(最高达15000),即使在二次离子入口(entrance slit)和二次离子出口(exit slit)开到最大位置时,分辨率也能达到3000。
这些离子探针还配备了多通道二次离子接收器,可以同时测试几个同位素,大大地提高了其测试精度(高达0.01%)。