Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
ателями.
Изотопное отношение 18О/16О регистрируется по молекулярным ионам кислорода 34 а.е.м. (18О/16О)+ и 32 а. е. м. (16О16О)+ двухлучевым приемником ионов. Конструктивные размеры деталей приемника ионов были установлены экспериментально в зависимости от фактической ширины пучка ионов обеих линий. Так, размер щели для ионов 32 а.е.м. в плоскости коллектора при интенсивности 10-10А, которая обеспечивает надежную регистрацию малораспространенного изотопа 18О, оказался равным 1,27 мм. В этом случае щель полностью принимает изображение с погрешностью 10-14А, отвечающей погрешности 0,01% от отношений 18О/16О. В действительности же приемная щель должна быть еще шире из-за флюктуаций в источниках питания электромагнита, источника ионов и т. д. При увеличенных размерах щели существенные ошибки вносит вторичная электронная эмиссия, не подавляемая супрессорными электродами. Поэтому заводской приемник ионов был существенно изменен (рис. 2) [9].
В нем вместо обычно применяемых коллекторов в виде пластин используются цилиндры Фарадея. Щели приемника ионов расположены симметрично относительно линии центрального луча, что лучше отвечает положению фокальной плоскости изображений, чем предлагается в работе [66]. Входная щель для ионного пучка 34 а.е.м. расширена до 1,2 мм, а для 32 а.е.м. - 1,8 мм в соответствии с размерами ионных пучков. Коллектор для ионного пучка 34 а.е.м. изолирован от корпуса с помощью керамической изоляции 11,15 и закреплен неподвижно. Коллектор для ионного пучка 32 а.е.м. жестко связан с подвижной диафрагмой и перемещается с ней при юстировке. В приемнике ионов сохранен антидинатронный электрод 13 с потенциалом - 180 В. Такое приемное устройство не давало токов вторичных электронов на уровне чувствительности измерительной схемы (10-15А).
Был усовершенствован механизм юстировки электронного пучка источника ионов, а также улучшена стабилизация источников питания и компенсационной схемы сравнения. В работе применен промышленный источник ионов с выходной щелью 0,1 мм., чувствительность которого повышена за счет более тщательной обработки деталей, сборки и юстировки.
Методика изотопного анализа молекулярного кислорода. Основное внимание при подготовке к прецизионным измерениям кислорода природного изотопного состава уделяют герметичности вакуумных трактов установки и ее юстировке. Первичную тренировку установки после монтажа или длительной остановки ведут аналогично методике, описанной ранее [Ветштейн В. Е., 1965 г.]. Методика подготовки заключается в чередовании прогрева и охлаждения вакуумпроводов в сочетании с промывкой сухими и чистыми газами. Герметичность и чистоту прибора вначале контролируют фоновым масс-спектром. Тонкую проверку осуществляют введением в оба канала напускной системы кислорода с изотопным составом, отличающимся от кислорода воздуха, например, выделенного из речной воды. Отсутствие смещения пера самописца при многократном поочередном впуске газов из обоих каналов позволяет судить о чистоте и герметичности прибора. Такую запись делают в начале, середине и в конце серии анализируемых проб. Периодически сравнивают изотопный состав кислорода в двух известных образцах, которые меняют местами относительно впускных каналов. Получение воспроизводимых результатов в пределах 0,1‰ от отношения 18О/16О является критерием готовности масс-спектрометрической установки к прецизионным измерениям.
Система впуска образцов предусматривает подготовку и производство изотопного анализа экспресс-методом. Обычно вакуумную систему готовят для последовательного ввода в каналы напуска двух и более образцов. Для этого ампулы с пробами укладывают в ломатели, которые посредством стандартных шлифов сочленяются с системой впуска. Освобожденный из ампул и предварительно очищенный жидким воздухом кислород вводят в каналы напуска.
Стандарт. При выполнении относительных измерений важное значение приобретают выбор и применение стандартов. К их приготовлению предъявляются более жесткие требования, чем к приготовлению образцов, чтобы не допускать дополнительных погрешностей в изотопные определения. Условия хранения должны обеспечивать постоянство его изотопных отношений за длительный период времени. Нами используются два стандарта газообразного кислорода: выделенные, например, термическим разложением из персульфата калия K2S2О8, отвечающего изотопному составу океанической воды, и из перманганата калия КМnO4 - речной воды. В качестве лабораторного внутреннего стандарта используется глубинная арктическая вода, отобранная с запасом на продолжительный период исследований. Все пробы внутреннего стандарта подготавливаются аналогично исследуемым образцам.
Техника анализа. Измерения каждой группы образцов начинают с проверки измерительной схемы. Для этого вначале прописывают на диаграммной ленте нулевую линию, устанавливая ее вблизи середины шкалы самописца. Затем поочередно вводят в камеру анализатора образец и стандарт и по интенсивности ионных токов 32 а.е.м. с помощью крановой пипетки уравнивают давление в каналах напуска в пределах 1%. Серийные измерения ведут при постоянной интенсивности ионного тока 32 а.е.м. 2,6*10-10А. Включают клапанную систему и самописец и поочередно записывают разницу в изотопных отношениях 18О/16О образца и стандарта. Таких записей делают несколько пар. Изменением сопротивления декадного потенциометра выполняют электрическую калибровку этой разницы и соответствующую статистическую обработку результатов измерений. За в?/p>