二次離子質譜

壹.內容概述

離子微探針被稱為二次離子質譜(SIMS)。離子探針技術於20世紀60年代問世，70年代後開始應用於地球科學，在阿波羅登月和空間研究計劃的基礎研究中發揮了非常重要的作用。經過40多年的努力，離子探針技術日臻完善。目前大型離子探針幾乎可以分析元素周期表中除稀有氣體及其同位素以外的所有元素。最新壹代儀器在原有儀器性能的基礎上，針對非傳統穩定同位素組成的特點和快速發展的需求，在離子傳輸系統和磁場控制方面進行了顯著改進，大大提高了傳輸效率和儀器靈敏度。截至目前，全球已有數十個實驗室配備了17 SHRIMP系列離子探針、23臺Cameca-IMS 1270/1280/1280 HR大型離子探針和31 Cameca NanoSIMS，涵蓋了地球早期歷史、古大陸演化等研究領域。

came ca IMS-1280(HR)離子探針是壹款新型國際大型二次離子質譜儀。配備氧、銫兩個壹次離子源，具有先進的離子透鏡系統，離子傳輸效率高；采用大半徑磁場和靜電場分析器實現了二次離子的雙聚焦，分辨率高達40000。配備5個探測器系統(法拉第杯或電子倍增器)和1 CCD。

Cameca NanoSIMS 50L納米離子探針將原壹次離子斜入射改為垂直入射，使壹次離子流和二次離子流使用壹套* * *軸透鏡系統。束斑直徑可以通過離子流的垂直入射而減小，達到50nm的最小水平。獨特的接收器系統可以同時分析七種元素或同位素。同時測得的最大元素與最小元素的質量比可達22，即mmax/mmin = 22。高空間分辨率功能可用於研究生物樣品和地外樣品的元素/同位素分布圖像。

二、適用範圍及應用實例

(1)離子探針U-Pb系統的精確定年

離子探針U-Pb定年可以應用於多種副礦物，U-Pb年齡的測定需要相應的礦物標準。利用Cameca IMS-1280的大半徑磁多接收器系統和樣品表面的吹氧技術，顯生宙樣品207 Pb/ 206 Pb的分析精度可小於0.2%或更高，從而使SIMS法測量樣品Pb/Pb年齡的應用範圍由前寒武紀提前到中生代，不再使用U-Pb年齡標準。在樣品表面吹氧降低了斜鋯石的“光軸效應”，可用於測量斜鋯石的U-Pb年齡(圖1)。

利用Cameca IMS-1280離子探針壹次離子束獨特的高斯照明方式，代替常規離子探針測年中使用的平行照明方式，獲得了直徑為5微米的高精度鋯石U-Pb定年結果(圖2)，實現了國際離子探針高精度、高空間分辨率微區原位測年技術的突破。

圖65438中生代斜鋯石樣品高精度+0 Pb-Pb和U-Pb定年。

圖2 5 μm以下高精度鋯石U-Pb定年

(2)用納米離子探針發現太陽系外物質

太陽系外的物質非常微小，只有隕石在穿越宇宙時可能會吸收極其微小的樣本。納米離子探針可以分析極其微小物質的元素和同位素組成(圖3)。通過對比研究，我們可以識別太陽系外微量物質的存在。

(3)IMS-1280 HR法鋯石定年

該方法無需U-Pb年齡標準，可直接測量207 Pb/ 206 Pb同位素比值。SIMS法通常可用於年齡大於1.0 Ga的鋯石和其他富鈾礦床的Pb/Pb年齡研究，但由於分析精度的限制，很難用於相對年輕的樣品(< 1.0 Ga，特別是顯生宙)。IMS-1280HR大半徑磁多接收器系統、核磁振動器控制器和氧源的氧氣註入技術實現了顯生宙鋯石207 Pb/ 206 Pb < 0.2%或更好的分析精度(圖4)。

(4)通過IMS-1280HR方法分析穩定同位素Mg和C。

微米級的高精度鎂同位素分析可用於研究太陽系早期事件的時間

圖3微區碳氮同位素對太陽系外物質的識別

青湖鋯石的U-Pb SIMS分析光譜。

鎂橄欖石的同位素分析。

(δδ25mg與δ26mg的比值，重現性為0.2 ~ 0.3(65438+δ)，MRP (50%): 5000 ~ 8300)。

很多有用的信息。IMS-1280HR多接收模式下鎂及其穩定同位素的質量分辨率(MRP)大於5000(圖5)。

三。信息來源

Bowman J R，Moser D E，Valley J W等2011。鋯石U？鉛同位素、δ18 O和微量元素對下地殼8000萬年高溫變質作用的響應；緩慢擴散與太古代克拉通形成的新記錄。美國科學雜誌。出版中

/樂器？為了什麽？research/ims1280.aspx

李慶林，李曉紅，劉艷等。精確的U？Pb和Pb？顯生宙斜鋯石的氧驅二次離子質譜Pb定年，光譜分析雜誌，25，1107 ~ 11113

李新海，劉艷，李清林，等. 2009 .顯生宙鋯石多重同位素年齡的精確測定？沒有外部標準化的收集器SIMS。geochem . geo phys . geo syst，10，Q04010，doi:10.1029/2009 GC 002400