[发明专利]用于流体包裹体LA-ICP-MS分析的双体积冷冻剥蚀池装置及其剥蚀方法

说明书

本发明各实施例涉及一种用于流体包裹体LA‑ICP‑MS分析的双体积冷冻剥蚀池装置及其剥蚀方法。其中该双体积冷冻剥蚀池装置包括：剥蚀池基座，其具有呈方形的金属基板、以及设置在所述金属基板上并呈中空圆柱形的金属基台，所述剥蚀池基座形成大体积剥蚀池；冷冻部件，其包括设置在所述金属基台的轴线上并用于放置所述样品的冷冻台；小体积剥蚀池，其在使用时位于所述冷冻台的上方并接触所述样品的上表面；所述小体积剥蚀池呈上部透明且封闭、下部开口的中空圆柱形；以及，剥蚀池盖体，其在使用时能够扣合在所述金属基台的上部开口上，并将所述样品密封在所述金属基台内；所述剥蚀池盖体的中部具有第四通孔并安装有第二透光玻璃片。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及流体包裹体激光微区原位化学成分分析，并且更具体地，涉及一种用于流体包裹体LA-ICP-MS分析的双体积冷冻剥蚀池装置及其剥蚀方法。

背景技术

激光剥蚀-电感耦合等离子体-质谱(Laser Ablation-Inductively CoupledPlasma-Mass Spectrometry，简称LA-ICP-MS)分析作为重要的微区原位分析方法，因其能够实现多种微量、痕量元素同时快速定量检出，故广泛应用于地质、材料、冶金、半导体、生物等不同领域样品的分析检测。现阶段激光剥蚀-电感耦合等离子体-质谱(LA-ICP-MS) 分析大多数聚焦于固体矿物样品表面、微区（几微米~几十微米）、原位，进行元素含量及同位素比值分析、地质年代测定等工作，而对埋藏于矿物内（深）部、体积普遍较小、待分析样品量少的流体包裹体（其中含有形态为气液态的流体包裹体成分，这里的流体包裹体成分也可称为流体包裹体组分或称为流体包裹体物质）并未深入开展分析测试工作。

地质研究领域中的流体包裹体是封存在矿物和岩石中的古流体，是参与地球内部地质作用过程流体的唯一直接记录，流体包裹体LA-ICP-MS微区原位成分分析可以解决金属、非金属矿床成矿流体化学组成、来源、金属元素配分及演化过程等重要问题，是认识矿床成矿过程、成因并指导矿床勘查的关键技术，能够推动金属矿床成矿过程和成因理论研究的进步。

目前激光剥蚀-电感耦合等离子体-质谱(LA-ICP-MS)分析设备主要用于固体矿物样品分析，其使用的常规剥蚀池内部为一个整体的圆柱形或者方体形空间，体积较大，商品化或各实验室自行设计的剥蚀池体积约为100cm³-200cm³。由于固体矿物样品量大，表面平整容易聚焦，因此，在使用现有大体积剥蚀池进行分析试验时，能够均匀稳定地进行样品剥蚀，并有足够长的吹扫时间以将样品气溶胶送入质谱仪分析。一般来说，在实验过程中（以锆石U-Pb定年实验为例），常规剥蚀池中一个测点的测试时间约80s，其中前20s是载气吹扫，然后40s为剥蚀，最后20s为载气吹扫以将激光剥蚀产生的气溶胶在剥蚀池里吹扫干净后进行下一次分析。

但目前常规剥蚀池并不适用于流体包裹体的样品分析，这是因为，对于流体包裹体LA-ICP-MS分析来说：第一，与固体矿物样品量大的情况不同，单个流体包裹体样品量极少，因此如果剥蚀池腔体体积太大，则会稀释流体包裹体样品气溶胶，无法将尽可能多的流体包裹体样品气溶胶快速传输到质谱仪中。第二，由于流体包裹体成分与流体包裹体成分的寄主矿物（两者共同构成流体包裹体的样品，简称“流体包裹体样品”）在物理性质上有所不同，因此寄主矿物在激光剥蚀过程中容易受热爆裂或炸开，这会造成流体包裹体成分随之散失，因此造成分析结果失真，无法进行有效的流体包裹体分析。第三，由于流体包裹体成分在流体包裹体样品中本身有一定的内部压力，因此在被剥蚀打开时容易在极短时间内气化，导致无法获得关于流体包裹体成分的较长时间、均匀且平稳的样品信号，使得后期数据处理的难度极大。

因此亟待开展用于流体包裹体LA-ICP-MS分析的剥蚀池装置的研制和改进，从而实现有效的流体包裹体LA-ICP-MS分析。

发明内容

本发明的各实施例提供一种用于流体包裹体LA-ICP-MS分析的双体积冷冻剥蚀池装置及其剥蚀方法，以至少部分地解决现有技术中的上述问题。