5-19  锂同位素质谱测量的几个问题

魏兴俭

锂同位素的应用有赖于锂同位素丰度的准确测量。锂作为最轻的金属元素，在用热表面电离质谱法测量同位素丰度时，试样在蒸发过程中的质量分馏效应、仪器的质量歧视效应相当明显，再加上锂在蒸发电离时难以形成稳定的离子流，使得准确测量锂同位素丰度有很大难度。以至于目前，国内外尚无公认的锂同位素丰度质谱测量的最佳方法。

以往的研究表明，点样介质的选用对锂同位素丰度的测量结果有重要影响，要求选用的点样介质不仅要分子量大，而且要在蒸发电离时状态稳定，以便于减小质量分馏效应对测量结果的影响和获得稳定的离子流。本工作分别选用Li₃PO₄和LiNO₃+H₃BO₃作为点样介质，检测Li⁺离子，研究这两种分析方法的特点，尤其是它们各自的系统偏差。所用仪器为MAT 260型热表面电离质谱计，样品为欧共体的两种锂同位素标准物质CBNM-IRM -015和CBNM-IRM-016。

实验结果表明，Li₃PO₄加热时蒸发电离状态稳定。离子流强度具有很好的稳定性，在整个测量过程中，呈很缓慢的上升状态。使用H₃BO₃能显著改善LiNO₃的蒸发状态，此时离子流强度比较稳定，也呈上升状态，但上升速率比Li₃PO₄剧烈。以Li₃PO₄作为点样介质时，在950~1 350 ℃的温度范围，测量值不随温度的改变而改变。以LiNO₃+ H₃BO₃作为点样介质时，由于用离化带控制离子流强度，无法研究测量值随离化带温度的变化。以Li₃PO₄作为点样介质对锂试样进行长达170 min以上的测量，结果（见图1）表明，质量分馏效应对测量结果的影响不明显。以LiNO₃+H₃BO₃作为点样介质时，离子流强度的上升比较剧烈，无法完成长时间的测量。分别应用Li₃PO₄和LiNO₃+H₃BO₃作为点样介质，测量CBNM-IRM -015、CBNM-IRM-016的试样，所得结果见表1。

应用统计学的方法对表1结果进行检验。F检验表明，选用不同的点样介质，测量结果的相对标准不确定度明显不同。t检验表明，两种分析方法都存在系统偏差，并且系统偏差明显不同。