87Rb-86Sr, 147Sm-143Nd, and 146Sm-142Nd 同位素體系是地球化學(xué)和宇宙化學(xué)研究中重要的定年和示蹤工具。Rb、Sr、Sm 和 Nd 都是不相容元素，Rb-Sr體系中母體Rb 比 Sr 更不相容，Sm-Nd 體系中則是子體Nd 比 母體Sm 更不相容。因此，87Rb-86Sr和147Sm-143Nd體系作為互補(bǔ)。另外，滅絕核素146Sm衰變?yōu)?sup>142Nd的半衰期為103 Ma（或68 Ma）， 可精確限定太陽系形成后500 Ma的歷史事件。同時Sm同位素可以用來監(jiān)控地外樣品因遭受宇宙射線而造成的Nd同位素變化。因此，同時從一份樣品中分離出Sr，Nd和Sm并對其進(jìn)行高精度同位素比值測定對地外樣品尤其重要。
在過去的研究中，化學(xué)分離的方法通常是針對樣量 > 50 mg的樣品，使用2-4柱或多種樹脂混用分離法，分離流程復(fù)雜，用時長，空白高，回收率較低，且目前仍沒有可以同時分離出Sr, Nd, Sm的化學(xué)方法。目前也沒有針對小樣量樣品（Sm<100 ng）的Sm同位素比值高精度TIMS測定方法。
針對以上問題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王桂琴博士團(tuán)隊研發(fā)的超低樣量化學(xué)純化方法，實現(xiàn)了單柱分離< 3 mg樣品中的Sr、Nd和Sm，三種元素的回收率均 > 91%。全流程空白分別為Sr < 80 pg、Nd < 7 pg、Sm < 3 pg，具回收率高、空白低的優(yōu)點。尤其重要的是實現(xiàn)了Nd與Ce的完全分離，消除了142Ce對高精度142Nd測定的影響，因而保障了142Nd的測定準(zhǔn)確度。化學(xué)流程曲線見圖1。
同時研究團(tuán)隊還建立了微量樣品的Sr, Nd和Sm同位素高精度熱電離質(zhì)譜(TIMS)測定方法。采用法拉第杯和新型10 12和10 13 放大器，對Sr, Nd和Sm同位素組成分別進(jìn)行靜態(tài)分析（圖2）。對30 ng的標(biāo)準(zhǔn)溶液和～3 mg的實際樣品進(jìn)行測定的結(jié)果表明，盡管我們樣品使用量小于常規(guī)方法的1/3-1/10，但測定比值與已發(fā)表的數(shù)據(jù)一致，精度與常規(guī)方法最佳精度基本一致。
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王桂琴博士團(tuán)隊建立的超低樣量化學(xué)純化和儀器分析方法適用于月球、火星等珍貴樣品，以及單顆粒礦物的Sr，Nd，Sm同位素研究。
方法亮點：
1. 實現(xiàn)單柱分離Sr，Nd，Sm，Ce。流程簡單省時，回收率高，空白低；
2. 將Sr，Nd，Sm的TIMS高精度測定量由常規(guī)100-500 ng降低至30 ng。
該研究獲得了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(B類)項目和國家自然科學(xué)基金項目的支持。
論文信息： Y. Xu (徐玉明)，G. Wang* (王桂琴), Y. Zhen（楊振），Y. Zeng(曾玉玲), F. Guo(郭鋒). 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 amplifiers: Journal of Analytical Atomic Spectrometry.
圖1. 單柱TODGA樹脂的Sr-Nd-Sm淋洗曲線
圖2. Sr-Nd-Sm化學(xué)和儀器測定方法
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