地质学家使用半衰期长的放射性同位素来测定岩石和沉积物的年代,通常会根据所研究样品的类型来选择测定年代的方法。例如,许多含钾岩石中都富含铷 (Rb),所以可将铷-锶 (Sr) β衰变用于火成岩的定年,有时也用于变质岩和矿物。锶 (Sr) 有四种天然同位素:84Sr(丰度 0.56%)、86Sr(丰度 9.86%)、87Sr(丰度7.00%)和 88Sr(丰度 82.58%)。虽然这是 Sr的四种稳定同位素,但由于87Rb β衰变后会形成放射性的87Sr,因此87Sr的丰度会随着时间的推移发生变化。与 86Sr 相比,87Sr 的含量取决于环境或地质系统中 Rb 的原始浓度和放射性的积累时间。因此,87Sr/86Sr同位素比值可以用于示踪环境与地质过程。而串联四极杆 ICP-MS (ICP-MS/MS) 越来越多地用于同位素比值的 (IR) 分析研究。
使用 ICP-MS/MS 法无需在分析之前分离 Rb/Sr,进而简化了样品处理步骤并提高了分析通量。ICP-MS/MS 法通过使用“化学分离”来解决同质异位素干扰,在这些研究中,ICP-MS/MS 仪器的碰撞/反应池(CRC)使用反应性气体来分离 87Rb 对 87Sr 的同质异位素重叠,无需进行离线的色谱分离。当反应池气体与一种元素快速反应形成产物离子,而与另一种元素不反应(或反应缓慢)时,可以使用 ICP-MS/MS 来分离同质异位素干扰。虽然 CH3F、N2O 和 SF6 等反应池气体在与 Sr+ 反应时可提供比 o2 更高的反应速率, 但o2 在实验室中的应用更广泛,更适合常规应用。本研究的目的是开发一种快速、高通量的常规方法,用于准确测定 87Sr/86Sr 同位素比值,并使精密度优于 0.1% RSD。为实现这一目标,Agilent 8900 ICP-MS/MS 在 MS/MS 质量转移模式下运行,并以 o2 作为反应池气体。
研究表明,Agilent 8900 ICP-MS/MS 可用于准确测定多种岩石样品中的 87Sr/86Sr 同位素比值。使用质量转移模式并以 o2 作为反应池气体消除了 87Rb 对 87Sr 的同质异位素干扰。Sr与氧的反应速度比 Rb 快得多,因此以 87Sr16O+ 的形式测定 87Sr 不会受到 87Rb 的干扰。这种方法比 TIMS 法或 MC-ICP-MS 法更简单、更快速、成本更低,因为 TIMS 和 MC-ICP-MS 都需要在分析前对 Sr 和 Rb 进行色谱分离。ICP-MS/MS 质量转移方法同样适用于未配备 TIMS 或 MC-ICP-MS 的非专业实验室。天然样品的 87Sr/86Sr 同位素比值分布一般在 0.70 到 0.77 之间, 甚至可能分布在 0.700 到 0.943 之间。当 87Sr/86Sr 比值差异超过 0.001 时,ICP-MS/MS 法的准确度和精密度足以区分不同来源的样品。因此,此方法有望用于需要鉴定来源的应用,如环境污染源追踪、大规模地质调查和农产品真伪鉴别研究等。
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