专利名称：一种钼同位素丰度负热电离质谱测量方法
技术领域：
本发明属于钼同位素丰度测量领域，具体涉及一种钼同位素丰度负热电离质谱测
量方法。
背景技术：
钼元素(Mo)的原子序数是42，有7个稳定同位素92Mo、94Mo、95Mo、96Mo、97Mo、98Mo和ΙΟΟΜο。钼广泛分布于自然界的辉钼矿和陨石中，钼也是动植物所必需的微量营养元素，钼同位素丰度的测量在地质学和生物学的研究中具有重要意义。同时，钼同位素位于235U热中子裂变产物的质量分布曲线第一峰值附近，其中98Mo裂变产额为5. 75%，98Mo可作为理想的燃料元件燃耗测量监测体。破坏法测量燃料元件燃耗时首先测量出燃料元件中98Mo的丰度，以同位素稀释质谱法计算出燃料元件中98Mo的含量，然后反推出发生裂变的235U的量，从而得到燃料元件的绝对燃耗，可见，钼同位素丰度的测量在核燃料元件研究领域也具有重要的研究价值。钼的热电离质谱测量方法有正热电离质谱法和负热电离质谱法，传统的测量方法都是正热电离质谱法，该方法受钼的高电离电位(7. IeV)的制约，很难电离出Mo+，因此测量时间较长，涂样量较大。此外，发射剂的选取是热电离质谱测量的关键，现有的负热电离质谱法采用Sr(NO3)2和Ca(NO3)2作为发射剂。其中，Sr(NO3)2作为发射剂的情况下，测量时间较长；Ca(NO3)2作为发射剂的情况下，测量结果的相对标准偏差较大。

发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种涂样量小、测量时间短并且测量结果相对标准偏差小的钼同位素丰度负热电离质谱测量方法。本发明的技术方案如下所述本发明包括步骤1铼带涂样、步骤2升温测量和步骤3修正数据三个步骤。其中，步骤1具体包括以下步骤步骤1. 1在包括样品带和电离带的双铼带组件的铼带丝上滴涂0. 1 1 μ g钼；步骤1. 2将双铼带组件放置于真空环境中，并对其接入5. 5A电流，持续供电10分钟，采用烧带装置去除表面杂质和水蒸气；步骤1. 3从烧带装置中取出双铼带组件，置于涂样装置上；步骤1. 4在双铼带组件的铼带丝上滴涂1 2 μ L Na2MoO4溶液，对双铼带组件接入1.3Α电流，持续供电60s ；步骤1. 5对双铼带组件断电；步骤1. 6在铼带丝上滴涂1 μ L SrCl2溶液，对双铼带组件接入1. 3Α电流，持续供电 60s ；步骤1. 7在10 15s内将步骤1. 6所述电流勻速升至1. 5A，并持续供电15s。
步骤2具体包括以下步骤步骤2. 1将双铼带组件放置于样品转盘，将样品转盘放置于质谱仪离子源内；步骤2. 2对离子源抽真空处理；步骤2. 3将双铼带组件中的电离带以450 550mA/min的速度升至2000mA，同时将双铼带组件中的样品带以230 270mA/min的速度升至IOOOmA ；步骤2. 4对离子源抽真空处理；步骤2. 5保持双铼带组件中的电离带2000mA电流，样品带IOOOmA电流，对双铼带组件加IOKV电压；步骤2. 6保持双铼带组件IOKV电压，将双铼带组件中的电离带以150 250mA/ min的速度由2000mA升至2500mA，同时将双铼带组件中的样品带以130 170mA/min的速度由 IOOOmA 升至 1450mA ；步骤2. 7将双铼带组件中的电离带以80 120mA/min的速度由2500mA升至 2800mA,同时将双铼带组件中的样品带以60 100mA/min的速度由1450mA升至1700mA ；步骤2. 8微调样品转盘位置，并进行聚焦；步骤2. 9升高双铼带组件中的电离带电流，使其高于观00·、低于^OOmA ；升高双铼带组件中的样品带电流，使其高于1700mA、低于1770mA。步骤3通过扣除氧同位素干扰对测量数据进行修正。作为本发明的优选方案，步骤1. 2中所述的真空环境的真空度为lX10_4Pa。作为本发明的改进，步骤2. 2和步骤2. 4中抽真空处理后的离子源真空度高于 1 X l(T6mbar，优选值为 5 X l(T7mbar。作为本发明的进一步改进，步骤2. 3中，将双铼带组件中的电离带以500mA/min 的速度升至2000mA，同时将双铼带组件中的样品带以250mA/min的速度升至IOOOmA ；步骤 2. 6中，将双铼带组件中的电离带以200mA/min的速度升至2500mA，同时将双铼带组件中的样品带以150mA/min的速度升至1450mA ；步骤2. 7将双铼带组件中的电离带以lOOmA/min 的速度升至^OOmA,同时将双铼带组件中的样品带以80mA/min的速度升至1700mA ；步骤 2. 9中升高双铼带组件中的电离带电流至^50mA ；同时升高双铼带组件中的样品带电流至 1720mA。本发明的有益效果为(1)正热电离质谱法需要几十微克钼的涂样量，采用Sr(NO3)2作为发射剂的负热电离质谱法需要0. 5 1 μ g涂样量，本发明的方法仅需要0. 1 1 μ g涂样量，且当涂样量在0. 1 μ g时仍然能够电离出IOOmV以上的Mo03_离子流，涂样量的减少不仅能够降低操作人员受照剂量、利于安全生产，而且使其能够应用于低含量的放射性样品和生物样品的测量；(2)正热电离质谱法所需要的测量时间为90分钟以上，采用Sr (NO3)2作为发射剂的负热电离质谱法所需要的测量时间为30分钟，本发明的方法测量时间仅需20分钟，显著提高了工作效率；(3)采用Sr(NO3)2作为发射剂的负热电离质谱法，相对标准偏差高达0. 1 0. 3%，采用Ca(NO3)2作为发射剂的负热电离质谱法，相对标准偏差高达0. 582 1. 348%, 本发明的方法相对标准偏差仅为0. 046 0. 171%，达到了较高的测量精度。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行详细描述。实施例1本发明的一种钼同位素丰度负热电离质谱测量方法包括以下步骤步骤1铼带涂样、步骤2升温测量和步骤3修正数据。步骤1具体包括以下步骤步骤1. 1在包括样品带和电离带的双铼带组件的铼带丝上滴涂钼，涂样量可以为0.1 lyg，优选为lyg;步骤1. 2将双铼带组件放置于真空环境中，并对其接入5. 5A电流，持续供电10分钟，采用烧带装置去除表面杂质和水蒸气；上述真空环境的真空度优选为IXlO-6Hibarfa ；步骤1. 3从烧带装置中取出双铼带组件，置于涂样装置上； 步骤1. 4在双铼带组件的铼带丝上滴涂1 2 μ L Na2MoO4溶液，对双铼带组件接入1.3Α电流，持续供电60s ；步骤1. 5对双铼带组件断电；步骤1. 6在铼带丝上滴涂1 μ L SrCl2溶液作为发射剂，对双铼带组件接入1. 3Α电流，持续供电60s;步骤1. 7在10 15s内将步骤1. 6所述电流勻速升至1. 5A，并持续供电15s，以彻底除去杂质和水蒸气。步骤2具体包括以下步骤步骤2. 1将双铼带组件放置于样品转盘，将样品转盘放置于质谱仪离子源内，其中质谱仪可以采用Firmigan MAT262热电离质谱仪；步骤2. 2对离子源抽真空处理，以抽真空处理后的离子源真空度高于1 X 10_6mbar为标准；步骤2. 3将双铼带组件中的电离带以450 550mA/min的速度，优选为500mA/min的速度，升至2000mA，同时将双铼带组件中的样品带以230 270mA/min的速度，优选为250mA/min的速度，升至IOOOmA ；步骤2. 4对离子源抽真空处理，以抽真空处理后的离子源真空度高于1 X 10_6mbar为标准；步骤2. 5保持双铼带组件中的电离带2000mA电流，样品带IOOOmA电流，对双铼带组件加IOKV电压；步骤2. 6保持双铼带组件IOKV电压，将双铼带组件中的电离带以150 250mA/min的速度，优选为200mA/min的速度，由2000mA升至2500mA，同时将双铼带组件中的样品带以130 170mA/min的速度，优选为150mA/min的速度，由IOOOmA升至1450mA ；步骤2. 7将双铼带组件中的电离带以80 120mA/min的速度，优选为lOOmA/min的速度，由2500mA升至^OOmA,同时将双铼带组件中的样品带以60 lOOmA/min的速度，优选为80mA/min的速度，由1450mA升至1700mA ；步骤2. 8以使离子流尽可能多地通过质谱仪狭缝为标准，微调样品转盘位置，并进行聚焦；
步骤2. 9升高双铼带组件中的电离带电流，使其高于观00·、低于^OOmA,优选值为^50mA ；同时升高双铼带组件中的样品带电流，使其高于1700mA、低于1770mA，优选值为 1720mA。步骤3通过扣除氧同位素干扰对测量数据进行修正，修正过程为本领域技术人员公知常识。表1所示数据为利用本发明的方法得到的钼同位素丰度比测量数据表 权利要求
1.一种钼同位素丰度负热电离质谱测量方法，包括以下步骤步骤1铼带涂样；步骤2升温测量；步骤3修正数据。
2.根据权利要求1所述的钼同位素丰度负热电离质谱测量方法，其特征在于步骤1具体包括以下步骤步骤1. 1在包括样品带和电离带的双铼带组件的铼带丝上滴涂0. 1 1 μ g钼；步骤1. 2将双铼带组件放置于真空环境中，并对其接入5. 5A电流，持续供电10分钟，采用烧带装置去除表面杂质和水蒸气；步骤1. 3从烧带装置中取出双铼带组件，置于涂样装置上；步骤1. 4在双铼带组件的铼带丝上滴涂1 2 μ L Na2MoO4溶液，对双铼带组件接入1.3Α电流，持续供电60s ；步骤1.5对双铼带组件断电；步骤1. 6在铼带丝上滴涂1 μ L SrCl2溶液，对双铼带组件接入1. 3Α电流，持续供电60s ；步骤1. 7在10 15s内将步骤1. 6所述电流勻速升至1. 5A，并持续供电15s。
3.根据权利要求2所述的钼同位素丰度负热电离质谱测量方法，其特征在于步骤1.2中所述的真空环境的真空度为lX10_4pa。
4.根据权利要求1或2所述的钼同位素丰度负热电离质谱测量方法，其特征在于步骤2具体包括以下步骤步骤2. 1将双铼带组件放置于样品转盘，将样品转盘放置于质谱仪离子源内；步骤2. 2对离子源抽真空处理；步骤2. 3将双铼带组件中的电离带以450 550mA/min的速度升至2000mA，同时将双铼带组件中的样品带以230 270mA/min的速度升至IOOOmA ；步骤2. 4对离子源抽真空处理；步骤2. 5保持双铼带组件中的电离带2000mA电流，样品带IOOOmA电流，对双铼带组件加IOKV电压；步骤2. 6保持双铼带组件IOKV电压，将双铼带组件中的电离带以150 250mA/min的速度由2000mA升至2500mA，同时将双铼带组件中的样品带以130 170mA/min的速度由IOOOmA 升至 1450mA ；步骤2. 7将双铼带组件中的电离带以80 120mA/min的速度由2500mA升至^OOmA,同时将双铼带组件中的样品带以60 100mA/min的速度由1450mA升至1700mA ；步骤2. 8微调样品转盘位置，并进行聚焦；步骤2. 9升高双铼带组件中的电离带电流，使其高于^OOmA、低于^OOmA ；升高双铼带组件中的样品带电流，使其高于1700mA、低于1770mA。
5.根据权利要求4所述的钼同位素丰度负热电离质谱测量方法，其特征在于步骤2.2和步骤2. 4中抽真空处理后的离子源真空度高于1 X 10_6mbar。
6.根据权利要求5所述的钼同位素丰度负热电离质谱测量方法，其特征在于步骤2.2和步骤2. 4中抽真空处理后的离子源真空度为5X 10_7mbar。
7.根据权利要求4所述的钼同位素丰度负热电离质谱测量方法，其特征在于步骤2.3 中，将双铼带组件中的电离带以500mA/min的速度升至2000mA，同时将双铼带组件中的样品带以250mA/min的速度升至IOOOmA ；步骤2. 6中，将双铼带组件中的电离带以200mA/min 的速度升至2500mA，同时将双铼带组件中的样品带以150mA/min的速度升至1450mA ；步骤 2. 7将双铼带组件中的电离带以lOOmA/min的速度升至^OOmA,同时将双铼带组件中的样品带以80mA/min的速度升至1700mA。
8.根据权利要求4所述的钼同位素丰度负热电离质谱测量方法，其特征在于步骤2.9 中升高双铼带组件中的电离带电流至^50mA ；升高双铼带组件中的样品带电流至1720mA。
9.根据权利要求1所述的钼同位素丰度负热电离质谱测量方法，其特征在于步骤3 通过扣除氧同位素干扰对测量数据进行修正。
全文摘要
本发明属于钼同位素丰度测量领域，具体涉及一种钼同位素丰度负热电离质谱测量方法。本发明包括铼带涂样、升温测量和修正数据三个步骤，其采用负热电离质谱测量法，利用双铼带组件，以SrCl2溶液作为发射剂。本发明的方法解决了现有技术中涂样量大、测量时间长、测量结果相对标准偏差大的技术问题。本发明方法的各指标参数较为均衡，取得了涂样量小、测量时间短并且测量结果相对标准偏差小的技术效果，尤其适合低含量的放射性样品和生物样品的测量要求。
文档编号G01T1/167GK102565180SQ201010602468
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者张劲松, 张舸, 杨彬, 梁帮宏, 邓辉 申请人:中国核动力研究设计院