地質(zhì)學(xué)家使用半衰期長的放射性同位素來測定巖石和沉積物的年代,通常會根據(jù)所研究樣品的類型來選擇測定年代的方法。例如,許多含鉀巖石中都富含銣 (Rb),所以可將銣-鍶 (Sr) β衰變用于火成巖的定年,有時也用于變質(zhì)巖和礦物。鍶 (Sr) 有四種天然同位素:84Sr(豐度 0.56%)、86Sr(豐度 9.86%)、87Sr(豐度7.00%)和 88Sr(豐度 82.58%)。雖然這是 Sr的四種穩(wěn)定同位素,但由于87Rb β衰變后會形成放射性的87Sr,因此87Sr的豐度會隨著時間的推移發(fā)生變化。與 86Sr 相比,87Sr 的含量取決于環(huán)境或地質(zhì)系統(tǒng)中 Rb 的原始濃度和放射性的積累時間。因此,87Sr/86Sr同位素比值可以用于示蹤環(huán)境與地質(zhì)過程。而串聯(lián)四極桿 ICP-MS (ICP-MS/MS) 越來越多地用于同位素比值的 (IR) 分析研究。
使用 ICP-MS/MS 法無需在分析之前分離 Rb/Sr,進(jìn)而簡化了樣品處理步驟并提高了分析通量。ICP-MS/MS 法通過使用“化學(xué)分離”來解決同質(zhì)異位素干擾,在這些研究中,ICP-MS/MS 儀器的碰撞/反應(yīng)池(CRC)使用反應(yīng)性氣體來分離 87Rb 對 87Sr 的同質(zhì)異位素重疊,無需進(jìn)行離線的色譜分離。當(dāng)反應(yīng)池氣體與一種元素快速反應(yīng)形成產(chǎn)物離子,而與另一種元素不反應(yīng)(或反應(yīng)緩慢)時,可以使用 ICP-MS/MS 來分離同質(zhì)異位素干擾。雖然 CH3F、N2O 和 SF6 等反應(yīng)池氣體在與 Sr+ 反應(yīng)時可提供比 o2 更高的反應(yīng)速率, 但o2 在實驗室中的應(yīng)用更廣泛,更適合常規(guī)應(yīng)用。本研究的目的是開發(fā)一種快速、高通量的常規(guī)方法,用于準(zhǔn)確測定 87Sr/86Sr 同位素比值,并使精密度優(yōu)于 0.1% RSD。為實現(xiàn)這一目標(biāo),Agilent 8900 ICP-MS/MS 在 MS/MS 質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下運行,并以 o2 作為反應(yīng)池氣體。
研究表明,Agilent 8900 ICP-MS/MS 可用于準(zhǔn)確測定多種巖石樣品中的 87Sr/86Sr 同位素比值。使用質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式并以 o2 作為反應(yīng)池氣體消除了 87Rb 對 87Sr 的同質(zhì)異位素干擾。Sr與氧的反應(yīng)速度比 Rb 快得多,因此以 87Sr16O+ 的形式測定 87Sr 不會受到 87Rb 的干擾。這種方法比 TIMS 法或 MC-ICP-MS 法更簡單、更快速、成本更低,因為 TIMS 和 MC-ICP-MS 都需要在分析前對 Sr 和 Rb 進(jìn)行色譜分離。ICP-MS/MS 質(zhì)量轉(zhuǎn)移方法同樣適用于未配備 TIMS 或 MC-ICP-MS 的非專業(yè)實驗室。天然樣品的 87Sr/86Sr 同位素比值分布一般在 0.70 到 0.77 之間, 甚至可能分布在 0.700 到 0.943 之間。當(dāng) 87Sr/86Sr 比值差異超過 0.001 時,ICP-MS/MS 法的準(zhǔn)確度和精密度足以區(qū)分不同來源的樣品。因此,此方法有望用于需要鑒定來源的應(yīng)用,如環(huán)境污染源追蹤、大規(guī)模地質(zhì)調(diào)查和農(nóng)產(chǎn)品真?zhèn)舞b別研究等。