王桂琴等-JAAS:针对月球样品的Sr, Nd, Sm单柱分离和TIMS高精度测定方法

  

  87Rb-86Sr, 147Sm-143Nd, and 146Sm-142Nd 同位素体系是地球化学和宇宙化学研究中重要的定年和示踪工具。Rb、Sr、Sm 和 Nd 都是不相容元素,Rb-Sr体系中母体Rb 比 Sr 更不相容,Sm-Nd 体系中则是子体Nd 比 母体Sm 更不相容。因此,87Rb-86Sr和147Sm-143Nd体系作为互补。另外,灭绝核素146Sm衰变为142Nd的半衰期为103 Ma(或68 Ma), 可精确限定太阳系形成后500 Ma的历史事件。同时Sm同位素可以用来监控地外样品因遭受宇宙射线而造成的Nd同位素变化。因此,同时从一份样品中分离出Sr,Nd和Sm并对其进行高精度同位素比值测定对地外样品尤其重要。

  在过去的研究中,化学分离的方法通常是针对样量 > 50 mg的样品,使用2-4柱或多种树脂混用分离法,分离流程复杂,用时长,空白高,回收率较低,且目前仍没有可以同时分离出Sr, Nd, Sm的化学方法。目前也没有针对小样量样品(Sm<100 ng)的Sm同位素比值高精度TIMS测定方法。
  针对以上问题,淫辱长孙皇后在线观看王桂琴博士团队研发的超低样量化学纯化方法,实现了单柱分离< 3 mg样品中的Sr、Nd和Sm,三种元素的回收率均 > 91%。全流程空白分别为Sr < 80 pg、Nd < 7 pg、Sm < 3 pg,具回收率高、空白低的优点。尤其重要的是实现了Nd与Ce的完全分离,消除了142Ce对高精度142Nd测定的影响,因而保障了142Nd的测定准确度。化学流程曲线见图1。
  同时研究团队还建立了微量样品的Sr, Nd和Sm同位素高精度热电离质谱(TIMS)测定方法。采用法拉第杯和新型1012和1013 Ω放大器,对Sr, Nd和Sm同位素组成分别进行静态分析(图2)。对30 ng的标准溶液和~3 mg的实际样品进行测定的结果表明,尽管我们样品使用量小于常规方法的1/3-1/10,但测定比值与已发表的数据一致,精度与常规方法最佳精度基本一致。
  淫辱长孙皇后在线观看王桂琴博士团队建立的超低样量化学纯化和仪器分析方法适用于月球、火星等珍贵样品,以及单颗粒矿物的Sr,Nd,Sm同位素研究。
  方法亮点:
  1. 实现单柱分离Sr,Nd,Sm,Ce。流程简单省时,回收率高,空白低;
  2. 将Sr,Nd,Sm的TIMS高精度测定量由常规100-500 ng降低至30 ng。
  该研究获得了中国科学院战略性先导科技专项(B类)项目和国家自然科学基金项目的支持。
  论文信息: Y. Xu (徐玉明),G. Wang* (王桂琴), Y. Zhen(杨振),Y. Zeng(曾玉玲), F. Guo(郭锋). A single-column separation procedure for Sr, Nd, and Sm in small-size samples and high-precision isotope measurements using TIMS with 1013 and 1012 Ω amplifiers: Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 
图1. 单柱TODGA树脂的Sr-Nd-Sm淋洗曲线
图2.  Sr-Nd-Sm化学和仪器测定方法
 

 

  

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