Техника изотопного анализа Юрий Александрович Костицын yuri.kostitsyn@gmail.com МГУ им. М. В. Ломоносова Геологический факультет Задачи (*.xlsx) и лекции.

Презентация:



Advertisements
Похожие презентации
Техника изотопного анализа Юрий Александрович Костицын МГУ им. М. В. Ломоносова Геологический факультет Задачи (*.xlsx) и лекции.
Advertisements

Техника изотопного анализа. Основные системы масс-спектрометров и их назначение Получение ионов (источник) Получение ионов (источник) НагревНагрев Бомбардировка.
Закон радиоактивного распада Юрий Александрович Костицын МГУ им. М. В. Ломоносова Геологический факультет Задачи (*.xlsx) и лекции.
Масс-спектрометрия – аналитический метод определения молекулярной массы свободных ионов в высоком вакууме.
Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны» Раздел МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Тема Исследования состава нефтей. Петролеомика.
Масс - спектрометрия. Подготовила : Тренинская Дарья Геннадиевна 122 группа Технологический факультет.
ВАРИАНТ 1 1) Атом – это частица, состоящая из …… 2) Масса атома определяется суммой масс частиц: … 3) Порядковый номер элемента показывает число ….. и.
ВТОРИЧНЫЙ ИОННЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР PHI-6600 фирмы PERKIN ELMER Исследование элементного состава и распределения примесей по глубине основано на анализе.
Изотопная геохимия и геохронология Юрий Александрович Костицын.
Lu-Hf изотопная система Юрий Александрович Костицын МГУ им. М. В. Ломоносова Геологический факультет Задачи (*.xlsx) и лекции.
Тема урока: А т о м q=0 я д р о электроны q>0 e; q0.
Электрический ток. Источники электрического тока. Направление тока Электрический ток это упорядоченное движение свободных заряженных частиц. Условие Наличие.
Лекция 28Слайд 1 Темы лекции 1.Физические основы метода вторичной ионной масс- спектрометрии (ВИМС). 2.Аппаратура, необходимая для реализации метода ВИМС.
Рекомбинация Самостоятельный газовый разряд (тлеющий, коронный, искровой, дуговой) Несамостоятельный газовый разряд.
Электрический ток в металлах.. Дайте определение электрического тока. 2. На какие виды делятся все вещества по проводимости? 3. Приведите примеры проводников.
Выполнили: ученицы 10 «Б» класса Глушкова Ксения, Гордеева Александра.
Ядра и частицы. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц.
Hf-W изотопная система: Проблемы определения возраста земного ядра Юрий Александрович Костицын МГУ им. М. В. Ломоносова Геологический.
Экспериментальные методы. Принцип действия В основе всех методов обнаружения и исследования свойства радиоактивных излучений лежат ионизующие и фотохимические.
Атом Естествознание 7 класс Естествознание 7 класс.
Транксрипт:

Техника изотопного анализа Юрий Александрович Костицын МГУ им. М. В. Ломоносова Геологический факультет Задачи (*.xlsx) и лекции (*.pptx) – на сайте Геохимия_Изотопов_и_Геохронология

Назначение масс-спектрометра Масс-спектрометр – прибор, позволяющий разделять движущиеся заряженные частицы по массам в магнитных и электрических полях и измерять их количества, т.е. получать масс- спектр Полученный сигнал далее используют для определения концентрации элемента или для измерения относительной распространённости изотопов

Основные системы масс-спектрометров и их назначение Получение ионов (источник) Получение ионов (источник) НагревНагрев Бомбардировка частицами (электронами, протонами, нейтронами, ионами)Бомбардировка частицами (электронами, протонами, нейтронами, ионами) Химические реакцииХимические реакции Тлеющий разряд …Тлеющий разряд … Разделение ионов по массам (анализатор) Разделение ионов по массам (анализатор) В магнитном полеВ магнитном поле В электрическом полеВ электрическом поле Во времениВо времени Измерение сигналов (система регистрации) Измерение сигналов (система регистрации) ОдноколлекторныеОдноколлекторные МногоколлекторныеМногоколлекторные Измерение токов (чашки Фарадея)Измерение токов (чашки Фарадея) Счёт частиц (ВЭУ)Счёт частиц (ВЭУ)

Источники ионов Термо-ионизационный (твердофазный). Rb-Sr, Sm-Nd, U-Th-Pb, Lu-Hf, Re-Os, Hf-W Термо-ионизационный (твердофазный). Rb-Sr, Sm-Nd, U-Th-Pb, Lu-Hf, Re-Os, Hf-W Одно-, двух- и трёхленточныеОдно-, двух- и трёхленточные Позволяет получать положительные и отрицательные ионыПозволяет получать положительные и отрицательные ионы Позволяет получать ионы отдельных атомов и соединений (напр., окислы)Позволяет получать ионы отдельных атомов и соединений (напр., окислы) Возможность получения ионов сильно зависит от чистоты препарата и других условийВозможность получения ионов сильно зависит от чистоты препарата и других условий Препарат Испаритель Ионизатор

Источники с ударной ионизацией Электронный удар. O, C, S, N, He, Ne, Ar, Kr, Xe. Электронный удар. O, C, S, N, He, Ne, Ar, Kr, Xe. Ионный (O 2 -, Ar +, Cs + ) удар. U-Pb в цирконах. Ионный (O 2 -, Ar +, Cs + ) удар. U-Pb в цирконах.

Источник с индуктивно- связанной плазмой (ИСП) или ICP – inductively coupled plasma. Широкий круг элементов. Анализ растворов, аэрозолей (лазерная абляция) Источник с индуктивно- связанной плазмой (ИСП) или ICP – inductively coupled plasma. Широкий круг элементов. Анализ растворов, аэрозолей (лазерная абляция)

Анализаторы Квадрупольные Квадрупольные Положительно заряженные частицы Электрическое поле

Времяпролётные, TOF – time of flight Времяпролётные, TOF – time of flight V – скорость иона Заряженная частица массой m и зарядом e в электрическом поле напряжённостью U приобретает энергию E: Ионы разной массы приобретают разную скорость и попадают на коллектор в разное время:

Секторный магнит Секторный магнит

Система регистрации ионных токов Цилиндр (чашка) Фарадея Токи порядка 10 –14 ÷ 10 –10 А

Система регистрации частиц (счёта ионов) Непрерывный динодный умножитель или (одно)канальный электронный умножитель или (single)channel electronic multiplier (CEM) или Channeltron Channeltron Вторично-электронный умножитель (ВЭУ) 10 –13 А Токи

Микроканальная пластина или Micro-channel plate (MCP) Набор тонких (~6-10 мкм) микроканалов, расположенных с интервалом ~15 мкм. Используются также двуслойные (chevron MCP) и трёхслойные (Z-stack MCP) с общим усилением более 10 7.

Коммерческие масс-спектрометры ИсточникАнализатор Система регистрации Примеры Ионный удар Секторный магнит Мульти- коллекторная Ионные зонды: SHRIMP, Cameca-1280 Твердофазный, термо- ионизационный TIMS: Triton, MAT-262, Sector-54 Газовый с электронным ударом Газовые: MAT-253, ARGUS, Noblesse ICP-MS MC-ICP-MS: Neptune, Nu Plasma, Isoprobe, Axiom квадрупольный, времяпролётный или секторный магнит Одно-коллекторнаяICP-MS: Element, Agilent, Plasmaquad, Elan, LECO Renaissance, GBC OptiMass

Delta Plus

Triton

Neptune

ICP-MS с высоким разрешением: Element-2/XR, Neptune, Nu Plasma 1700

Element-XR Высокое разрешение

Лазерная абляция (LA-ICP-MS)

Ионно-ионные масс-спектрометры (SIMS, SHRIMP, ion microprobe) SHRIMP (Sensitive High Resolution Ion Micro- Probe ) SHRIMP (Sensitive High Resolution Ion Micro- Probe ) Cameca-1270 / 1280 Cameca-1270 / 1280

SIMS Cameca-1280

SHRIMP или LA-ICP-MS ?

Подготовка вещества к изотопному анализу

Кислород в силикатах и окислах (классическая схема) Clayton, Mayeda, 1963

Кислород в силикатах и окислах (лазерное фторирование) Sharp, 1990

Камера для фторирования лазером Sharp, 1990

Разделение элементов для твердофазного изотопного анализа