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同位素地质研究专用仪器成功研发

发布时间:2017/11/30 00:00
同位素质谱

  我国大型高端质谱仪器一向以引进为主,受国外手艺封闭,一些用于高精度同位素阐发和核科学研究的质英福康氦质谱检漏仪谱仪器引进好不容易,且价钱昂扬。

  为了鞭策我国高端质谱仪器的自立研发,针对今朝宇宙样品及地球化学珍贵样品不变同位素、稀土元素微区原位阐发的困难,国度重大科学仪器装备开辟专项设立“同位素地质学专用 TOF-SIMS(飞翔时候二次离子质谱)科学仪器”项目,由中国地质科学院地质研究所国度科技根本前提平台北京离子探针中间牵头实行。

  据领会,按照记者把握的环境,项目研制的两台别离用于不变同位素阐发和稀土元素阐发的TOF-SIMS-SI和TOF-SIMS-REE仪器,将为岩石成因学、矿床成因学、地球情况、天气转变、月球及行星演变等热门研究范畴供给最早进的手艺支持。

  专家称,用于高精度同位素品貌阐发的TOF-SIMS 是一项全新的手艺,它的成功研制,将是质谱学手艺划时期的里程碑,同时将进一步鞭策地球化学和宇宙化学向更微的空间成长。像 SHRIMP 的降生一样,这项新手艺的降生将带来一系列主要的科学功效,出格是将直接为我国探月工程在取得月球样品后的阐发研究工作奠基坚实的手艺根本。

  据先容,颠末近4年的手艺攻关,北京离子探针中间结合中国科学院大连化学物理研究所和吉林大学等单元完成了两台TOF-SIMS仪器的整体设计,对一次离子源等关头部件进行了设计加工和零丁调试,并完成了TOF-SIMS专用系统节制软件和数据处置软件的开辟和优化。

  自2014年8月起,项目组起头对两台TOF-SIMS整机进行总装配和总调试工作。2015年6月,TOF-SIMS整机的质量分辩率可达12000(m=106)。截至2015 年头,项目共获得新装配 12套、焦点部件20个;新申请专利 33项,获专利授在线检漏仪权8项(此中发现专利2项);挂号软件著作权3项;颁发论文24篇,获得了主要的阶段性功效。

  一是初次将飞翔时候二次离子质谱(TOF-SIMS)手艺利用于紧密同位素阐发和元素品貌测定。最近几年来,跟着离子领受系统在手艺上获得冲破性进展,北京离子探针中间和相干合作单元在国内率先测验考试将 TOF手艺利用于高精度同位素阐发仪器的研发。

  二是开辟了一套合用于珍贵地质样品(如月岩、宇宙颗粒等)高活络度、高分辩率同位素阐发的小束斑氧离子一次源和离子光学系统。

  三是开辟了进步地学样品阐发活络度的二次中性粒子激光后电离手艺。尝试成果表白,在优化前提下,飞秒后电离手艺可以使旌旗灯号进步60 倍。

  四是研发了高分辩TOF质量阐发器。有用解决了双聚焦SIMS质谱的低离子经由过程率、体积复杂、本钱昂扬的不足。

  五是开辟了一套知足超高真空情况下高精度同位素阐发要求的立异型三维样品台及样品传送系统。

  项目组专家暗示,该科研项目虽然获得了必然的成效,但该仪器今朝尚处于研发阶段,待方针仪器的手艺指标到达使命书的设计要求后,项目组将启动以下两项利用示范研究工作:一是利用TOF-SIMS-SI仪器阐发金属硫化物(黄铁矿、闪锌矿等)的硫同位素,切磋典型铜矿床铜的富集和矿床构成机理;二是利用TOF-SIMS-REE仪器对月岩和月球陨石样品中锆石的稀土含量和配分模式进行阐发,以切磋月岩中锆石的成因;测定月岩样品和月球陨石中锆石的Ti元素含量,估算其结晶时的温度,从而推算撞击事务的温度。

  据中国矿业报记者领会到,2015年8月,项目组已将TOF-SIMS-REE仪器利用于纯金属样品铜和银的同位素品貌阐发,阐发精度可达 1%。

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