基于静态气体质谱仪的Xe稳定同位素高精度分析

李 萌,韦冠一,方 随,关业栋,李志明,徐 江,李雪松,粟永阳

(西北核技术研究所,陕西 西安 710024)

Xe有九种稳定同位素:124Xe、126Xe、128Xe、129Xe、130Xe、131Xe、132Xe、134Xe、136Xe。Xe同位素的含量以及丰度比在核工业、核事件监测、地质科学研究等[1-3]领域应用广泛,但是Xe在空气稀有气体组分中的含量最低,检测难度大,尤其是低丰度的同位素测量,对分析测量技术提出了很高要求。

目前,已有多家测试单位利用四极杆质谱仪(QMG422等)和磁质谱仪(Helix SFT、MAT271、Noblesse等)对Xe同位素含量及丰度进行了质谱分析技术研究。李军杰等[4]利用稀有气体质谱仪Helix SFT,对水中溶解Xe的含量及其部分同位素组成进行了质谱测试,129Xe/131Xe、132Xe/134Xe测试结果的相对标准偏差分别为0.10%、0.20%,误差分别为0.16%、0.50%。Aregbe等[5]运用MAT271气体质谱计测量了气体中的全部Xe稳定同位素,相对不确定度在0.64%～3.6%之间。陶成等[6]运用Noblesse稀有气体同位素质谱仪对天然气样品中的全部Xe同位素比值进行了测量,相对标准偏差在1.1%～10%之间。曹金浩等[7]利用MAT253气体同位素质谱计通过绝对测量方法测定了天然Xe同位素丰度,各同位素与参考值的偏差在±1.46%以内。综上,可见国内外对Xe同位素的质谱分析多集中在部分特别关注的稳定同位素测量上,只有少部分进行了Xe的全部稳定同位素的质谱分析,同时测量不确定度较大。Helix MC Plus静态气体质谱仪相较于其他动态方式测量的质谱仪,具有适用于痕量、超痕量惰性气体分析测试的优势,而目前基于此静态质谱仪分析Xe全部稳定同位素的技术还未见报道,该仪器的惰性气体分析研究主要集中于He、Ne、Ar[8-12]。

本研……