QSA效应-纳米离子探针稳定同位素分析关键技术的研究

NanoSIMS with high lateral resolution is capable to perform the in-situ stable isotope analysis at sub-micron size and it is the new and important tool for the research of space science, life science and material science. However its application on earth science is restricted because of the insufficient analytical precision. QSA effect is the main factor which impact the precision of stable isotope analysis with NanoSIMS. It was reported that QSA effect could vary the isotope ratio by 80‰.However, the existing method failed to precisely calibrate the raw data and the error is comparable with the isotope fractionation by geological process. This project is aim to acquire more accurate QSA calibration curve by the improvement of technical route and analyzing problems of existing methods. The mechanism of QSA effect is studied by analyzing different type of minerals and different kinds of element (O, S, C, Si). This method will significantly improve the analytical precision of sub-micron sized stable isotope analysis with NanoSIMS( <1‰) and provides a new tool for the research of earth science.

纳米离子探针具有超高的空间分辨力，提供了实现亚微米级的同位素分析的平台，为空间科学、生命科学和材料科学提供了新的重要技术支撑，但该技术在地球科学的应用很有限，根本原因是分析精度不足；制约纳米离子探针分析精度的主要原因，是由于信号较低，使用电子倍增器记录二次离子而导致的QSA效应，由此产生的同位素比值变化可高达80‰；已有的QSA效应的校正参数差异很大，校正误差与许多地质过程的同位素分馏程度在同一水平上；本项目拟分析前人建立QSA校正曲线中存在的问题，通过改进技术路线，获得更为准确的QSA校正曲线。同时，通过对不同类型矿物、及其不同元素的同位素QSA效应的系统研究，对QSA效应获得更深刻的认识。基于QSA效应的研究，显著提高纳米离子探针的同位素分析精度，使其达到<1‰的水平，从而为地球科学提供新的技术支撑。

纳米离子探针具有超高的空间分辨力，提供了实现亚微米级的同位素分析的平台，为空间科学、生命科学和材料科学提供了新的重要技术支撑，但该技术在地球科学的应用很有限，根本原因是分析精度不足；制约纳米离子探针分析精度的主要原因，其中QSA效应是最主要的因素之一，由此产生的同位素比值变化可高达80‰；已有的QSA效应的校正参数差异很大，校正误差与许多地质过程的同位素分馏程度在同一水平上。本项目分析了前人建立QSA校正曲线中存在的问题，通过改进技术路线，获得更为准确的QSA校正曲线。同时，通过对不同类型矿物、及其不同元素的同位素QSA效应的系统研究，对QSA效应获得更深刻的认识。基于QSA效应的研究，显著提高纳米离子探针的同位素分析精度，使其达到<1‰的水平，从而为地球科学提供新的技术支撑。