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氩同位素的准确测量方法研究

氩同位素的准确测量方法研究

李立武1, 冯晓娟2, 李中平1, 杜丽1, 曹春辉1

(1. 中国科学院油气资源研究重点实验室,甘肃 兰州 730000;

2. 中国计量科学研究院热工所,北京 100013)

  A study about accurate measurements of argon isotope ratios

  Li Liwu1, Feng Xiaojuan2, Li Zhongping1, Du Li1, Cao Chunhui1

  (1. Key Laboratory of Petroleum Resources research, Chinese Academy of Sciences,

  Lanzhou, Gansu 730000, China; 2. National Institute of Metrology, Beijing 100013, China)

  Abstract: The argon isotope ratios are widely used in natural gas geochemistry. The air is used as a standard reference gas for mass spectrometric determinations of argon isotope ratios. The generally accepted value of atmospheric argon isotope ratios is originated from Nier (1950). Lee et al. (2006) proposed a new value for 40Ar/36Ar, which is approximately 1% higher then the generally accepted value. In this paper, we have made a new high-precision measurement of argon isotope ratios for pure argon by MAT271 mass spectrometer. A ratio 40Ar/36Ar = 298.9 was obtained with a precision of better then ±0.2%. The atmospheric nitrogen isotope ratio is utilized to correct for sensitivity linearity.

  Key words: Ar isotope ratios; Linearity correction; Precision; Mass spectrometry

  摘要:氩同位素组成特征大量用于天然气地球化学研究。通常将空气作为其氩同位素组成测量的质谱标准物质。空气氩同位素组成公认值一般采用Nier (1950)的数据。但是Lee et al. (2006)提出了一个新的40Ar/36Ar值,它比Nier (1950)的数据高大约1%。本文用MAT271质谱计对纯氩进行了高精度的测量,其精度高于±0.2%,得到40Ar/36Ar = 298.9。在测量过程中,提出了用空气氮校正质谱仪器线性的新方法。

  关键词:氩同位素;线性校正;精度;质谱

  氩有三个稳定同位素,36Ar、38Ar和40Ar。在天然气氩同位素研究中一般采用空气作为标准。Nier(1950)提出的氩同位素比40Ar/36Ar = 296和38Ar/36Ar = 0.1880广泛应用于天然气氩同位素及其它气体地球化学研究中(如刘文汇等1993,1994,1997)。天然气中氩的含量往往很低,其同位素组成的检测通常由专用的稀有气体质谱计完成。检测步骤包括稀有气体的静化和质谱测量,单接收杯稀有气体质谱计氩同位素测量精度为2%~3% (王宗礼等,2004)。J.Y.Lee等(2006)对空气氩同位素比进行了测量,获得了一个新的比值40Ar/36Ar = 298.56,38Ar/36Ar = 0.1885,其测量精度为0.1%。Valkiers et al. (2010)也获得了类似的结果。40Ar/36Ar值比以前广泛使用的295.5高约1%。可见,氩同位素的检测精度能够得到进一步提高。随着氩同位素的检测精度的进一步提高,一些原先难以开展研究工作的领域可以得到发展,如地球去气作用,古代大气氩同位素,氩同位素与气温的关系等等(D.F.Mark等,2011)。

  本文利用MAT271质谱计测量纯氩气的氩同位素,获得40Ar/36Ar的检测精度小于0.2%。利用空气氮同位素组成校正仪器线性误差,以期得到准确的氩同位素比值。纯氩气的40Ar/36Ar = 298.9,与J.Y.Lee等(2006) 的空气氩同位素值一致。

 

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来源: 每日甘肃 编辑: 李靓
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