硅同位素豐度的測定及水分標準物質研究.pdf

1、千克是國際上規(guī)定的七個基本計量單位之一，準確測量阿伏加德羅常數(shù)是實現(xiàn)用原子質量重新定義千克的一個有效途徑。準確測量硅的原子量是準確測量阿伏加德羅常數(shù)的重要組成部分。而準確測量硅同位素豐度是準確測量硅的原子量的前提。本研究通過兩種不同的樣品制備方法，對硅同位素豐度測量進行了深入的研究。
　　 本論文系統(tǒng)研究了校準質譜法準確測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，探索實驗方法，優(yōu)化制備工藝，考察了制備過程和

2、質譜分析精度，并比較了兩種實驗方法的優(yōu)缺點。
　　 BrF5法測定硅同位素豐度比的研究表明，通過對設備的材質優(yōu)選、設計優(yōu)化和調試改進，本實驗室成功搭建了BrF5法硅同位素制備系統(tǒng)。該制備系統(tǒng)穩(wěn)定性好，測量數(shù)據(jù)具有很好的一致性，滿足硅同位素豐度精確測量的工作需要。單晶硅清除表面雜質后，在高真空反應器中直接與強氧化劑五氟化溴于300℃下反應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；以四氟化硅標準氣為參照，用氣體同

3、位素質譜儀測定樣品四氟化硅同位素豐度。結果顯示，此方法所制得的四氟化硅氣體純度很高，樣品間δ30Si/28Si(‰)標準偏差不超過0．036‰，達到國際最先進水平，再現(xiàn)性好，準確度高。
　　 混合酸溶法制備四氟化硅氣體測定單晶硅同位素豐度比方法的研究表明，此方法用于測定單晶硅同位素豐度比是可行的。單晶硅清除表面雜質后，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，過量6％，將氟硅酸溶液100％轉化為氟硅酸鋇沉淀；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；以四氟化硅標準氣為參照，用氣體同位素質譜儀測定樣品四氟化硅同位素豐度。結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(‰)標準偏差不超過0．067‰，達到國際最先進水平，再現(xiàn)性好，準確度高，為硅摩爾質量的準確測量打下了良好的基礎。
　　 最后，對上述兩種

5、方法進行了比較。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，都達到了國際先進水平。
　　 雖然我國已經有二級水分標準物質和卡爾·費休水分儀的檢定規(guī)程，但是缺少用于檢測水分儀的國家一級水分標準物質。本論文所研制的水飽和癸醇水分標準物質和水飽和正辛醇水分標準物質將解決水分儀測量的溯源性問題，滿足國內有關水分測試儀標定的需要。
　　 本實驗

6、室制得了含水量為38．2 mg/g，的水飽和癸醇標準物質；制得的水飽和癸醇標準物質具有良好的均勻性、穩(wěn)定性，其擴展不確定度為0．9 mg/g(k=2)；復制的水飽和正辛醇標準物質具有良好的重現(xiàn)性，水飽和正辛醇標準物質含水量為47．5mg/g，擴展不確定度為1．2mg/g(k=2)；對水飽和正辛醇標準物質進行了18個月的持續(xù)考察表明，水飽和正辛醇標準物質只要在規(guī)定的儲存、保管和使用條件下，具有良好的穩(wěn)定性；水飽和癸醇標準物質和水飽和正辛醇