硅同位素豐度的測(cè)定及水分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究.pdf

1、千克是國(guó)際上規(guī)定的七個(gè)基本計(jì)量單位之一，準(zhǔn)確測(cè)量阿伏加德羅常數(shù)是實(shí)現(xiàn)用原子質(zhì)量重新定義千克的一個(gè)有效途徑。準(zhǔn)確測(cè)量硅的原子量是準(zhǔn)確測(cè)量阿伏加德羅常數(shù)的重要組成部分。而準(zhǔn)確測(cè)量硅同位素豐度是準(zhǔn)確測(cè)量硅的原子量的前提。本研究通過(guò)兩種不同的樣品制備方法，對(duì)硅同位素豐度測(cè)量進(jìn)行了深入的研究。
　　 本論文系統(tǒng)研究了校準(zhǔn)質(zhì)譜法準(zhǔn)確測(cè)定硅同位素豐度比的樣品的兩種制備方法：BrF5法和混合酸溶解法，探索實(shí)驗(yàn)方法，優(yōu)化制備工藝，考察了制備過(guò)程和

2、質(zhì)譜分析精度，并比較了兩種實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 BrF5法測(cè)定硅同位素豐度比的研究表明，通過(guò)對(duì)設(shè)備的材質(zhì)優(yōu)選、設(shè)計(jì)優(yōu)化和調(diào)試改進(jìn)，本實(shí)驗(yàn)室成功搭建了BrF5法硅同位素制備系統(tǒng)。該制備系統(tǒng)穩(wěn)定性好，測(cè)量數(shù)據(jù)具有很好的一致性，滿足硅同位素豐度精確測(cè)量的工作需要。單晶硅清除表面雜質(zhì)后，在高真空反應(yīng)器中直接與強(qiáng)氧化劑五氟化溴于300℃下反應(yīng)15h制得四氟化硅氣體；冷阱多次提純分離后，液氮冷凍于接收管；以四氟化硅標(biāo)準(zhǔn)氣為參照，用氣體同

3、位素質(zhì)譜儀測(cè)定樣品四氟化硅同位素豐度。結(jié)果顯示，此方法所制得的四氟化硅氣體純度很高，樣品間δ30Si/28Si(‰)標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)0．036‰，達(dá)到國(guó)際最先進(jìn)水平，再現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度高。
　　 混合酸溶法制備四氟化硅氣體測(cè)定單晶硅同位素豐度比方法的研究表明，此方法用于測(cè)定單晶硅同位素豐度比是可行的。單晶硅清除表面雜質(zhì)后，50mg樣品采用0．2m165％硝酸和1．8m148％氫氟酸混合酸消解；然后將氟硅酸溶液濃度配置成0．2 m m

4、ol/g，；然后滴加O．1％氯化鋇溶液，過(guò)量6％，將氟硅酸溶液100％轉(zhuǎn)化為氟硅酸鋇沉淀；在真空系統(tǒng)中，600℃高溫下，氟硅酸鋇完全熱分解得四氟化硅氣體；以四氟化硅標(biāo)準(zhǔn)氣為參照，用氣體同位素質(zhì)譜儀測(cè)定樣品四氟化硅同位素豐度。結(jié)果表明該方法制備出的四氟化硅氣體純度較高，樣品間δ30Si/28Si(‰)標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)0．067‰，達(dá)到國(guó)際最先進(jìn)水平，再現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度高，為硅摩爾質(zhì)量的準(zhǔn)確測(cè)量打下了良好的基礎(chǔ)。
　　 最后，對(duì)上述兩種

5、方法進(jìn)行了比較。酸溶法和氣相法制備四氟化硅氣體工藝再現(xiàn)性都很好，測(cè)量精度都很高。相比較而言，氣相法制備的四氟化硅氣體純度更高。但是兩種方法相差不多，都達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
　　 雖然我國(guó)已經(jīng)有二級(jí)水分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和卡爾·費(fèi)休水分儀的檢定規(guī)程，但是缺少用于檢測(cè)水分儀的國(guó)家一級(jí)水分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。本論文所研制的水飽和癸醇水分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和水飽和正辛醇水分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)將解決水分儀測(cè)量的溯源性問題，滿足國(guó)內(nèi)有關(guān)水分測(cè)試儀標(biāo)定的需要。
　　 本實(shí)驗(yàn)

6、室制得了含水量為38．2 mg/g，的水飽和癸醇標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；制得的水飽和癸醇標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有良好的均勻性、穩(wěn)定性，其擴(kuò)展不確定度為0．9 mg/g(k=2)；復(fù)制的水飽和正辛醇標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有良好的重現(xiàn)性，水飽和正辛醇標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含水量為47．5mg/g，擴(kuò)展不確定度為1．2mg/g(k=2)；對(duì)水飽和正辛醇標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行了18個(gè)月的持續(xù)考察表明，水飽和正辛醇標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)只要在規(guī)定的儲(chǔ)存、保管和使用條件下，具有良好的穩(wěn)定性；水飽和癸醇標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和水飽和正辛醇