J200飞秒激光进样系统-小束斑（20ΜM）原位单点锆石同位...
J200飞秒激光进样系统-小束斑（20ΜM）原位单点锆石同位素比值准确性研究
前言
激光进样-电感耦合等离子体质谱分析技术（LA-ICP-MS）自上世纪80年代中后期被应用以来，逐渐成为固体微区分析领域的研究热点。此技术有效避免了酸溶、消解等复杂样品前处理带来的二次污染和可能的误差引入，真正实现了微损、原位微区、快速进样等功能，尤其针对矿物标样、微量物证、宝玉石等珍贵样品具有重要意义。但是，元素分馏效应一直是制约该技术发展的重要因素，特别是采用纳秒级激光进样系统在进行较小束斑（＜20μm）的原位单点分析时，元素的分馏效应非常明显，影响数据分析准确度，较难作为常规实验室分析方法使用。
为了更好地避免元素分馏效应的影响，本文实验中，采用J200飞秒级激光进样-多接收电感耦合等离子体质谱分析技术对锆石进行了原位单点238U/206Pb比值的测定，用于探索飞秒级激光进样-多接收电感耦合等离子体质谱技术在20μm较小激光束斑下，对锆石进行原位单点分析时的数据准确性。
实验仪器及参数设置
本次实验采用美国应用光谱公司（Applied Spectra，Inc）J200 343nm飞秒激光进样系统与Neptune Plus多接收电感耦合等离子体质谱仪联用（fs LA-MC-ICP-MS），仪器实验参数如下所示：
l 美国应用光谱公司J200 343nm飞秒激光进样系统
Ø 飞秒激光器波长： 343 nm
Ø 激光脉冲最大能量：120μJ
Ø 重复频率：4 Hz
Ø 采样方式：原位单点多脉冲
Ø 脉冲次数：190次
Ø 采样激光束斑大小：20μm
Ø He气流速：0.52 L/min
Ø Ar气流速：1.2 L/min
l Neptune Plus多接收电感耦合等离子体质谱仪
Ø 冷却气流量：15L/min
Ø 辅助气流量：1.0L/min
Ø RF功率：1000W
Ø 提取电压：2000V
Ø 238U灵敏度：50mv/ppb
Ø 取样时间：54S（采集空白数据20S）
Ø 多接收杯结构
实验方法
1、锆石样品测试前，首先对激光条件进行了校正及设置，采用J200飞秒激光进样系统对NIST 610标准样品进行了线性扫描（激光脉冲能量：100%；束斑大小：20μm；重复频率：20HZ），调节仪器参数使238U信号升至3V左右，并且信号平稳。
2、在最优激光条件下对锆石样品进行原位单点多脉冲采样，激光能量为最大值的30%，取样时间54S（空白数据采集20S）。在选取采样位置时，由于此锆石样品内部具有明显的岩浆振荡环带结构，避开存在。
裂隙的锆石以及锆石的核部，采用20um斑束，选择环带结构明显的锆石进行剥蚀。采样位置如图1所示，J200飞秒激光进样操作界面如图2所示：
实验数据分析
1、MS信号强度稳定性及分馏效应，如图3所示：
图3：MS信号强度（红色代表238U、蓝色代表206Pb、绿色代表207Pb）
由图3我们可以看到，在数据信号采集过程中，每一种同位素的信号强度相对来说比较稳定。同时，三种同位素信号强度的变化行为较为一致，元素的分馏效应较小，符合锆石的基本特点。
2、同位素比值及RSD偏差，如图4所示：
由图4我们可以看到238U/206Pb比值数据稳定性相对较好，通过Excel软件对原始数据进行分析，得到所有有效采集时间段内的238U/206Pb比值的RSD偏差约为3%。
结论
采用J200飞秒激光进样系统对锆石进行20μm原位单点采样时，其元素分馏效应相对较小，通过质谱分析所得到的238U/206Pb比值数据稳定性较好，可以作为激光小束斑（20μm）原位单点测定锆石同位素比值的常规实验室手段。另外，通过J200飞秒激光进样系统的优势，或可实现微小束斑（5μm以下）锆石同位素比值的测定。
