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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
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金剛石激光微區(qū)碳同位素分析方法取得新認識
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金剛石激光微區(qū)碳同位素分析方法取得新認識 來源:地調(diào)局地質(zhì)所 作者:閆斌 發(fā)布時間:2025-03-21 天然成因金剛石一般產(chǎn)自于金伯利巖筒、鉀鎂煌斑巖、蛇綠巖體中，少量形成于隕石撞擊。金剛石的碳穩(wěn)定同位素能為它們的生長過程提供關(guān)鍵線索，能夠示蹤地幔物質(zhì)循環(huán)，尤其是深部碳循環(huán)過程。目前金剛石微區(qū)碳同位素分析主要儀器設(shè)備（納米）離子探針造價高，且對制樣要求較高，迫切需要開發(fā)一種快速、準確、高效的測試方法。 近期，中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所開展激光剝蝕多接收器質(zhì)譜法（LA-MC-ICP-MS）技術(shù)攻關(guān)，評估使用LA-MC-ICP-MS測定金剛石碳同位素可行性，取得了系列新認識。一是評估了激光參數(shù)對碳同位素分析的影響。按梯度調(diào)整激光參數(shù)，當信噪比優(yōu)于4，可以獲得跟離子探針類似的精度；采用合金制靶而非環(huán)氧樹脂，可以有效降低碳的背景值，從而提升信噪比。二是揭示了基體效應(yīng)的產(chǎn)生機制：通過對ICP中12C+，13C/12C和40Ar3+進行了高空間分辨率耦合成像研究，闡明了40Ar3+的離子化動力學，獲得了元素之間互相影響電離（基體效應(yīng)）的直接證據(jù)，核素電離過程的相互影響導(dǎo)致元素和同位素分餾，這是產(chǎn)生基體效應(yīng)的機制之一(圖1)。三是確定了ICP中碳同位素分析的最穩(wěn)定區(qū)域以便于高精度碳同位素分析。四是驗證了LA-MC-ICP-MS方法的可靠性：對兩種金剛石（天然金剛石（D-N-1）和合成金剛石（D-HTHP））分別使用多種技術(shù)手段進行了測量，既標定了標樣也驗證了該方法的可靠性，盡管空間分辨率略遜于（納米）離子探針，但充分表明LA-MC-ICP-MS是一種快速、精確、準確的金剛石碳同位素分析方法。 本研究通過樣品制備工藝的改進、等離子體性質(zhì)研究、標樣研制等工作，揭示了基體效應(yīng)的形成機制，評估了使用LA-MC-ICP-MS測試碳同位素的可行性，建立了金剛石激光微區(qū)碳同位素分析方法，為后續(xù)基體效應(yīng)的深入研究和其它碳酸鹽碳同位素分析方法研發(fā)奠定基礎(chǔ)。該項技術(shù)已成功為珠寶鑒定行業(yè)區(qū)分出十余種人工合成及天然金剛石，并且已經(jīng)為地質(zhì)所深部碳循環(huán)等課題組提供了技術(shù)支撐。 圖1 等離子體中元素同位素分布（Neptune Plus） |
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