巖石和礦物中硅同位素組成分析制樣裝置改進(jìn)及分析方法

張建鋒，劉漢彬，金貴善，石曉，韓娟，李軍杰，張佳，郭東僑

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

硅是地殼中含量僅次于氧的第二大元素，約占地殼質(zhì)量的27.7%。自然界中硅具有28Si、29Si 和30Si 3 個穩(wěn)定同位素，其相對豐度分別為92.23%、4.67%、3.10%。硅元素伴隨于地質(zhì)活動各個過程，硅同位素地球化學(xué)研究是解決礦物與巖石演化、硅質(zhì)來源、成礦過程及礦床成因的重要手段之一。

目前，進(jìn)行巖石及礦物中的硅同位素組成分析方法主要有五氟化溴法（BrF5）、激光探針法、二次離子質(zhì)譜法（SIMS）、多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜法（MC-ICP-MS）。BrF5法是將純化的含硅礦物或巖石在真空制樣裝置中與BrF5試劑進(jìn)行高溫氟化反應(yīng)，使Si 轉(zhuǎn)化為SiF4引入氣體同位素質(zhì)譜儀，SiF4氣體經(jīng)離子源電子轟擊后以SiF3＋形式測試硅同位素組成［1-2］。激光探針法與BrF5原理相似，是在真空富BrF5氛圍下，用紅外激光器對樣品進(jìn)行加熱熔融并與BrF5發(fā)生氟化反應(yīng)，生成的SiF4引入氣體同位素質(zhì)譜儀進(jìn)行硅同位素組成測定。激光探針法對真空度及試劑純度提出更高要求，同時樣品的粒徑效應(yīng)、系統(tǒng)記憶效應(yīng)、邊緣效應(yīng)及粉末飛濺等易引起同位素分餾。SIMS 法多應(yīng)用于鋯石等含鈾礦物的UPb 同位素定年或?qū)κ蔚V物顆粒的硅同位素原位測試［3］，對于成分復(fù)雜的含硅質(zhì)礦物及巖石，各種離子的散射干擾制約了其分析精度。MC-ICP-MS 法采用化學(xué)處理方法對樣品進(jìn)行消解，配置成一定濃度的樣品溶液，采用濕等離子體模式［4］對硅同位素組成進(jìn)行測定，由于的干擾，測試結(jié)果只能以δ29Si 形式給出；采用干等離子體模式［5］對硅同位素組成進(jìn)行測定，即通過Mg 同位素作為外標(biāo)校正可克服質(zhì)量歧視和儀器漂移，但仍不能解決CO＋、N2＋、NO＋、SiH＋、CHO＋和N2H＋對Si＋的質(zhì)譜干擾問題。采用堿熔+陽離子交換樹脂［6］的樣品制備和提純方法能較好地解決硅同位素的質(zhì)譜干擾以及樣品導(dǎo)入質(zhì)譜儀過程中由于硅損失導(dǎo)致的同位素分餾等問題，從而直接測試δ30Si［7］。采用標(biāo)準(zhǔn)-樣品交叉法校正質(zhì)量歧視，避免濃度效應(yīng)對硅同位素測試的影響，需要先對水體中溶解硅的濃度進(jìn)行測定，要求標(biāo)準(zhǔn)和樣品之間硅濃度差異低于20%［6］。

自五氟化溴硅同位素組成分析方法建立后，Douthitt 等對地球上各種礦物和巖石做了較為廣泛的硅同位素組成測定，進(jìn)一步引起人們對硅同位素研究的關(guān)注［8-10］。1988 年丁悌平等在國內(nèi)首次建立制取裝置和方法［1］，并對國外方法進(jìn)行了改進(jìn)。因其較高的測試精度（優(yōu)于0.1‰）使得后來發(fā)展起來的激光探針法、二次離子質(zhì)譜法及多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜法硅同位素分析所得實驗數(shù)據(jù)與之進(jìn)行比較，評價其準(zhǔn)確度。但傳統(tǒng)BrF5硅同位素組成分析制樣裝置及分析方法在建立初期主要應(yīng)用于基礎(chǔ)科學(xué)研究，在獲取高精確度的實驗數(shù)據(jù)時，未兼顧分析效率。隨著同位素地球化學(xué)的發(fā)展，先進(jìn)分析測試儀器的更新?lián)Q代，科研人員在獲得高精確度實驗數(shù)據(jù)的同時，對分析測試效率提出了更高的要求［11-12］。本研究針對BrF5硅同位素組成分析方法中分析效率較低的問題，對制取裝置和分析流程進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，并以國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以及實際樣品為研究對象進(jìn)行同位素制備分析，在保證分析精密度和準(zhǔn)確度的前提下，提高BrF5法硅同位素分析效率。

1 BrF5法制樣裝置

1.1 實驗原理

在真空條件下，含硅試樣與BrF5試劑在恒溫加熱環(huán)境下發(fā)生氟化反應(yīng)生成SiF4，SiF4氣體與其他副產(chǎn)物經(jīng)冷凍劑蒸餾分離后，通過金屬冷阱及鋅粒管道純化，再經(jīng)液氮冷凍收集、純化后引入氣體同位素質(zhì)譜儀進(jìn)行硅同位素組成分析。

天然物質(zhì)中硅同位素組成通常用δ30Si 表示，為了便于國際比較，通過樣品與國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW04421（石英）δ30Si 值的比較測量，將樣品δ30Si 值轉(zhuǎn)換成相對國際標(biāo)準(zhǔn)NBS-28（石英砂）的δ30SiNBS-28值。

1.2 實驗裝置

在原有硅同位素樣品制備裝置上進(jìn)行大量實際操作后，掌握了其設(shè)計思路及操作方法。原有制樣裝置中包含6 個鎳反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)的樣品完成氟化反應(yīng)后，將生成的SiF4氣體在共用的金屬冷阱以及鋅粒管道內(nèi)逐級進(jìn)行雜質(zhì)分離與吸附，并將純化后的SiF4氣體在共用的收集端口進(jìn)行收集。共用純化系統(tǒng)及收集端口，使得只能逐一對樣品進(jìn)行純化與收集。本研究是在原有樣品制備裝置設(shè)計基礎(chǔ)上，對裝置加以改進(jìn)。改進(jìn)后的制樣裝置采用獨立的純化系統(tǒng)以及獨立的收集端口設(shè)計，并將反應(yīng)器數(shù)量增加為12 個（圖1）。制樣裝置主要由真空系統(tǒng)、四氟化硅制備-提取-純化-收集系統(tǒng)及廢氣處理系統(tǒng)構(gòu)成。

1.2.1 系統(tǒng)管線

整套制樣裝置全部采用內(nèi)壁經(jīng)過拋光處理的316 不銹鋼金屬管線。其中，裝置中的橫、豎主管道為1/2 in 不銹鋼管線，其余管線包括金屬冷阱均使用1/4 in 不銹鋼管線。1/2 in不銹鋼主管線與1/4 in 不銹鋼支管線通過焊接相連，分別使用1/2 in 及1/4 in 金屬閥門控制氣路通斷。除冷阱外的金屬管線均纏繞加熱帶，便于對制樣裝置進(jìn)行加熱烘烤去氣。

1.2.2 真空系統(tǒng)

圖1 BrF5法硅同位素分析制樣裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of silicon isotope extraction device of BrF5method

制樣裝置的低真空由旋片式機(jī)械泵獲得，高真空由以旋片式機(jī)械泵為前級的渦輪分子泵獲得。原有制樣裝置中采用油擴(kuò)散泵獲得系統(tǒng)高真空，其極限真空為10-2～10-3Pa，而采用分子泵后，整套裝置的真空度相對于原有裝置提高2～3 個數(shù)量級可達(dá)10-5Pa。由于分子泵抽速快、極限真空度高，可提高系統(tǒng)真空獲得效率。同時，全系統(tǒng)的高真空度有效降低了雜質(zhì)氣體對實驗結(jié)果的影響。

1.2.3 四氟化硅制備-提取-純化-收集系統(tǒng)

在原有制樣裝置中包含6 個鎳反應(yīng)器，每個反應(yīng)器中的反應(yīng)產(chǎn)物在提取、純化及收集過程中均需要在共用管道內(nèi)完成。共用管道制約了樣品制備效率，即只能逐個完成鎳反應(yīng)器內(nèi)SiF4氣體的提取、純化及收集。為了提高樣品制備效率，在原有制樣裝置基礎(chǔ)上對裝置進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計由鎳反應(yīng)器、金屬冷阱、充填鋅粒的1/4 in 不銹鋼管線、真空計、金屬閥門以及收集管組成一套獨立的四氟化硅氣體制備-提取-純化-收集單元。整套裝置中共包括12 套獨立的四氟化硅制備-提取-純化-收集單元，各單元之間通過1/2 in 金屬閥門隔開。改進(jìn)后的樣品制備裝置可同時對12 個鎳反應(yīng)器內(nèi)的氟化產(chǎn)物進(jìn)行制備、提取、純化及收集操作。相對原有制備裝置，改進(jìn)后的制樣裝置在樣品制備效率上得到提高。

樣品裝填于鎳反應(yīng)器內(nèi)并通過螺紋擠壓聚四氟乙烯墊圈與系統(tǒng)進(jìn)行密封連接，SiF4氣體制備及提取在鎳反應(yīng)器內(nèi)完成。氣體純化在金屬冷阱以及充填鋅粒的1/4 in 不銹鋼管線內(nèi)完成。每套獨立單元中包含4 個金屬冷阱，對經(jīng)過冷凍、蒸餾分離出的SiF4氣體中可能存在的氟化物氣體雜質(zhì)逐級去除。SiF4氣體在通過70 ℃充填鋅粒的1/4 in 不銹鋼管線后，氣體中可能存在的極微量氟化物可進(jìn)一步被去除［1］。經(jīng)過多級純化操作后可獲得純度更高的SiF4氣體。

1.2.4 廢氣處理系統(tǒng)

廢氣處理系統(tǒng)包括儲集廢氣的金屬冷阱以及通入系統(tǒng)的Ar 或N2管線。實驗過程中產(chǎn)生的氟化物雜質(zhì)氣體以及殘余的BrF5試劑，需進(jìn)行無害化處理，避免污染環(huán)境。

2 實驗流程

BrF5法硅同位素組成分析流程主要包括試劑純化及樣品前處理、SiF4氣體提取與測定、廢物處理3 部分（圖2）。前處理過程決定著試劑及待分析樣品的純度，為獲得精確的實驗數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)；SiF4氣體提取過程決定了樣品中Si 提取是否完全以及測試對象的純度，直接對測試結(jié)果產(chǎn)生影響；廢物處理對實驗中所使用的過量BrF5試劑以及反應(yīng)產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)行無害化處理，避免對環(huán)境造成污染。實驗各部分具體流程如下。

2.1 實驗前處理

2.1.1 試劑純化

目前所能獲得的BrF5鋼瓶試劑純度普遍不高，除了含BrF5、BrF3外還含有大量雜質(zhì)，質(zhì)譜分析表明這些雜質(zhì)主要為CF4、SiF4和SF6等［13］。其中，SiF4雜質(zhì)氣體對樣品中硅同位素分析有直接影響；CF4雜質(zhì)在700 ℃下與樣品氟化反應(yīng)所釋放的O2直接進(jìn)行反應(yīng)生成CO2，鎳反應(yīng)器內(nèi)氟化反應(yīng)產(chǎn)物在冷凍、蒸餾去除雜質(zhì)氣體過程中并不能除去CO2，導(dǎo)致CO2與SiF4同時進(jìn)入收集系統(tǒng)，降低了SiF4氣體純度，從而影響離子源對SiF4氣體離子化效率。因此，使用前必須對BrF5試劑進(jìn)行純化。

首先，將BrF5試劑鋼瓶通過制樣裝置端口接入系統(tǒng)，使用He 質(zhì)譜檢漏儀對系統(tǒng)管線及BrF5儲集罐進(jìn)行檢漏，在確保系統(tǒng)密閉完好后，打開機(jī)械泵預(yù)抽BrF5儲集罐及金屬管線低真空，再用分子泵抽高真空，真空度達(dá)到10-5Pa 后關(guān)閉相應(yīng)閥門。用液氮將BrF5儲集罐充分冷凍后，打開BrF5試劑鋼瓶閥門，BrF5試劑被凍入BrF5儲集罐內(nèi)，通過真空表持續(xù)觀察轉(zhuǎn)移過程中系統(tǒng)壓力變化情況。通過降低BrF5儲集罐外的液氮面觀察轉(zhuǎn)入BrF5試劑的量，通常可以轉(zhuǎn)入儲集罐容積的2/3，方便日常實驗使用。關(guān)閉BrF5儲集罐及鋼瓶閥門，將系統(tǒng)管線內(nèi)殘存的試劑及雜質(zhì)用Ar或N2排到通風(fēng)櫥內(nèi)的石灰水桶中。抽系統(tǒng)低真空后，將BrF5試劑鋼瓶拆離系統(tǒng)。撤下BrF5儲集罐外的液氮，迅速套上提前配制好的干冰-酒精混合冷凍劑對BrF5儲集罐再次進(jìn)行充分冷凍。由于熔點、沸點差異，CF4、SiF4和SF6等雜質(zhì)可以從BrF5儲集罐內(nèi)分離出來，通過多次冷凍、蒸餾，可將BrF5試劑中的雜質(zhì)降低到實驗允許的范圍內(nèi)。

2.1.2 樣品前處理

將含硅礦物或巖石樣品研磨至200 目（0.075 mm），對于大部分樣品，可用1:1 鹽酸酸化除去可能存在的碳酸鹽類及金屬硫化物，再用去離子水清洗3 次后，放入真空干燥箱內(nèi)于105℃烘干，樣品烘干后存放在干燥器內(nèi)備用。

對于含有機(jī)碳的樣品，經(jīng)鹽酸酸化、去離子水清洗后，放入馬弗爐內(nèi)以1000 ℃焙燒4 h，可完全去除有（無）機(jī)碳。

對于含硫酸鹽以及不溶于鹽酸的硫化物樣品或其他復(fù)雜樣品，可用化學(xué)方法進(jìn)行提純［14］，將待分析樣品最終提純轉(zhuǎn)化為SiO2備用。

2.2 SiF4氣體提取與測定

2.2.1 氟化反應(yīng)

圖2 BrF5法硅同位素組成分析流程圖Fig.2 The flow chart of silicon isotopic compositions analysis in BrF5method

將預(yù)抽真空的鎳反應(yīng)器（R1～R12）內(nèi)充入0.4 MPa 的干燥氮氣，關(guān)閉反應(yīng)器閥門。逐個卸下反應(yīng)器并將干燥器內(nèi)烘干備用的樣品（稱取含硅量大約5 mg）用長柄匙裝入反應(yīng)器底部，并迅速接回制樣裝置，旋緊密封螺母確保密閉完好。樣品裝填完畢，打開系統(tǒng)中真空壓力表閥門（V142），為避免鎳反應(yīng)器閥門打開過快，造成樣品飛濺污染系統(tǒng)，應(yīng)緩慢打開各反應(yīng)器閥門，可通過觀察真空壓力表（P）指針上升速度控制閥門打開幅度，最終將反應(yīng)器內(nèi)空氣擴(kuò)散至金屬系統(tǒng)主管道。將廢氣金屬冷阱（T49、T50）套上液氮，緩慢打開旋片式機(jī)械泵（RP）控制金屬閥門（V140），使得真空壓力表（P）指針緩慢下降，通過機(jī)械泵抽系統(tǒng)低真空。打開加熱帶電源于105 ℃對系統(tǒng)進(jìn)行烘烤，在反應(yīng)器外部套上加熱爐于150～200 ℃對裝填樣品的鎳反應(yīng)器加熱去氣30 min 后，關(guān)閉控制低真空金屬閥門（V141），打開高真空金屬閥門（V143～V145），將系統(tǒng)接入渦輪分子泵（MP）抽系統(tǒng)高真空，當(dāng)真空度達(dá)到n×10-5Pa 后，繼續(xù)抽真空約2 h。撤下加熱爐，將循環(huán)水套在鎳反應(yīng)器頂端，設(shè)置為恒溫20 ℃的循環(huán)水可確保聚四氟乙烯墊圈在驟冷、驟熱環(huán)境下的密封性能。在鎳反應(yīng)器中-下部套上液氮杯對其進(jìn)行充分冷凍，關(guān)閉各鎳反應(yīng)器閥門，通過真空壓力表（P）讀數(shù)將反應(yīng)所需5 倍的BrF5逐個轉(zhuǎn)入反應(yīng)器內(nèi)。打開鎳反應(yīng)器閥門，再次抽系統(tǒng)低真空、高真空。

當(dāng)系統(tǒng)真空度達(dá)到n×10-5Pa 后，關(guān)閉各個反應(yīng)器閥門，撤下液氮杯，用熱水對反應(yīng)器進(jìn)行解凍后，重新套上加熱爐。設(shè)定加熱爐溫度為600～700 ℃，反應(yīng)時間為12 h，經(jīng)高溫氟化反應(yīng)后，樣品中的硅以SiF4氣體的形式釋放出來。

2.2.2 SiF4氣體分離、純化、收集

巖石及礦物大多含有O 元素，在氟化反應(yīng)中O 元素以O(shè)2的形式釋放出來，在進(jìn)行SiF4氣體收集前，需要分離除去O2。由于反應(yīng)器內(nèi)氟化反應(yīng)產(chǎn)物O2處于負(fù)壓，而反應(yīng)器外部用于冷凍的液氮處于常溫常壓，此時液氮并不能將反應(yīng)器內(nèi)的O2冷凍，因此可以用液氮冷凍法對O2進(jìn)行分離。撤下加熱爐，將鎳反應(yīng)器及金屬冷阱用液氮充分冷凍，抽全系統(tǒng)高真空至n×10-5Pa。關(guān)閉純化冷阱端相應(yīng)閥門，逐個將鎳反應(yīng)器內(nèi)的O2釋放到主管道，并依次通過機(jī)械泵、分子泵抽反應(yīng)器及主管道真空，分離除去O2。

關(guān)閉鎳反應(yīng)器的閥門，并將反應(yīng)器外的液氮換成調(diào)制好的干冰與酒精混合冷凍劑，進(jìn)行SiF4氣體的分離、純化與收集。由于制樣裝置由12 套獨立的SiF4氣體制備-提取-純化-收集單元構(gòu)成，每套單元可同時進(jìn)行操作，且操作方法相同。關(guān)閉各套制取單元之間的閥門，依次打開鎳反應(yīng)器上方控制閥門，SiF4氣體從鎳反應(yīng)器內(nèi)分離出來進(jìn)入每套制取單元中的第一個金屬冷阱內(nèi)，5 min 后SiF4氣體全部冷凍于第一金屬冷阱內(nèi)。將第一金屬冷阱外的液氮換成干冰與酒精混合冷凍劑，打開第一金屬冷阱導(dǎo)出端閥門，SiF4氣體從第一個金屬冷阱內(nèi)分離出來進(jìn)入第二金屬冷阱，再依上述操作將SiF4氣體轉(zhuǎn)入第三金屬冷阱內(nèi)。第三金屬冷阱換成干冰與酒精混合冷凍劑后，SiF4氣體在通過充填有鋅粒的金屬管線時氣體中可能存在極微量的活性氟化物被吸附，7 min 后SiF4氣體全部冷凍于第四金屬冷阱內(nèi)。將第四金屬冷阱外的液氮換成干冰與酒精混合冷凍劑，SiF4氣體從第四金屬冷阱內(nèi)分離出來，并通過各單元中的電容真空規(guī)觀察所制取的SiF4氣體壓強(qiáng)。將收集管在液氮冷凍下對SiF4氣體進(jìn)行充分收集，直至電容真空規(guī)示數(shù)不再下降，關(guān)閉收集管控制閥門，最終完成SiF4氣體的分離、純化與收集。

2.2.3 同位素質(zhì)譜測量

收集的SiF4氣體在MAT 253 同位素質(zhì)譜儀上進(jìn)行測定。將MAT 253 同位素質(zhì)譜儀切換至雙路模式，調(diào)取測定SiF4氣體參數(shù)設(shè)置，離子源發(fā)射電流設(shè)置為1.5 mA，通入SiF4參考?xì)膺M(jìn)行峰對中，優(yōu)化聚焦參數(shù)。樣品氣體與參考?xì)膺M(jìn)行比較測量，并通過由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備的SiF4氣體進(jìn)行校正，將樣品相對于參考?xì)獾摩?0Si 值轉(zhuǎn)換成相對國際標(biāo)準(zhǔn)NBS-28的δ30SiNBS-28值。

2.3 廢物處理

對裝置中的全部樣品完成制備、分離、純化及收集后，需要對反應(yīng)器內(nèi)殘余的BrF5試劑及其他雜質(zhì)成分及時進(jìn)行處理。撤下鎳反應(yīng)器及金屬冷阱外的冷凍劑，在反應(yīng)器外套上加熱爐以200 ℃進(jìn)行加熱，打開反應(yīng)器控制閥門，將反應(yīng)器內(nèi)的BrF5、BrF3及其他雜質(zhì)氣體用液氮冷凍于廢氣冷阱（T49）內(nèi)。10 min后關(guān)閉鎳反應(yīng)器閥門以及豎管道控制閥門（V136），撤下廢氣冷阱（T49）外的液氮杯，用干燥N2或Ar 將廢氣冷阱（T49）中的廢氣吹入通風(fēng)櫥內(nèi)的石灰水桶中，氟化物與石灰水反應(yīng)生成CaF2與CaBr2。關(guān) 閉N2或Ar 控制閥門，用機(jī)械泵（RP）抽管道的低真空，在廢氣冷阱（T49）外再次套上液氮，關(guān)閉連通機(jī)械泵控制閥門（V140），打開裝置中控制純化冷阱（T1～T48）的金屬閥門，使冷阱內(nèi)的雜質(zhì)成分凍入廢氣冷阱（T49）中，5 min 后可打開機(jī)械泵閥門（V140）抽管道及各金屬冷阱的低真空，去除冷阱內(nèi)吸附雜質(zhì)。5 min 后關(guān)閉各純化冷阱的控制閥門及機(jī)械泵閥門（V140），打開各反應(yīng)器閥門，反應(yīng)器在200 ℃下，仍有殘留雜質(zhì)釋放并不斷冷凍在廢氣冷阱（T49）內(nèi)，自然轉(zhuǎn)移冷凍5 min 后，打開連通機(jī)械泵控制閥門（V140）抽管道及反應(yīng)器低真空，加速反應(yīng)器內(nèi)雜質(zhì)的去除。按第一次排廢氣的操作方法，對廢氣冷阱（T49）中的雜質(zhì)進(jìn)行二次吹排。系統(tǒng)經(jīng)過排廢氣處理后，鎳反應(yīng)器及各冷阱已不含揮發(fā)性雜質(zhì)氣體，鎳反應(yīng)器內(nèi)僅存固體廢渣，在進(jìn)行下一批次樣品裝填前，通過敲擊反應(yīng)器外壁，可將固體殘渣去除。

3 結(jié)果和討論

應(yīng)用改進(jìn)的制樣裝置及優(yōu)化的實驗方法，對用于硅同位素分析的國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW04421 以及石英單礦物和硅質(zhì)巖地質(zhì)樣品中的硅同位素組成進(jìn)行制備與分析。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及樣品稱樣量均為8 mg，分別裝填于4 個鎳反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行硅同位素分析的樣品制備。每件樣品分3 批次制備，共獲得12 件SiF4樣品。SiF4氣體測定在MAT 253 同位素質(zhì)譜儀上完成，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及地質(zhì)樣品的硅同位素組成分析結(jié)果見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和樣品的硅同位素組成分析結(jié)果Table 1 Analytical results of silicon isotopic compositions of standard material and samples

對硅同位素分析的國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW04421 進(jìn)行12 次分析，其δ30SiNBS-28范圍在-0.1‰～0.1‰，平均值為-0.04‰，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.08‰，具有較高的分析精密度（優(yōu)于0.1‰），所測結(jié)果在誤差范圍內(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)值-0.02±0.10‰相吻合。石英單礦物及硅質(zhì)巖地質(zhì)樣品中的硅同位素組成12 次分析的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.07‰和0.08‰，均滿足方法精密度要求（0.1‰）。

4 結(jié)論

經(jīng)過改進(jìn)的巖石及礦物中硅同位素分析的樣品制樣裝置及方法，可同時完成12 件樣品的制備、分離、純化及收集，相對于原有制樣裝置及方法提高了樣品制備效率；對國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以及實際地質(zhì)樣品進(jìn)行硅同位素組成分析，其分析精密度均優(yōu)于±0.1‰，滿足方法要求。改進(jìn)的硅同位素樣品制備裝置及方法具有較高的制備效率以及較好的分析精度，可更好地應(yīng)用于巖石及礦物中硅同位素組成分析。