同位素测年新发展:^(81)Kr测定古老地下水年龄理论

自从1966年Loosli&Oeschchger测定出大气中的81Kr,就已经有人设想放射性81Kr(半衰期为(2.29±0.11)×105年)可能成为测定古老地下水年龄(105~106年)的有效工具。但一直没有付诸实践,直到2000年,Collon等人首次利用81Kr同位素确定澳大利亚大自流盆地(GAB)的古老地下水年龄。本篇文章中主要介绍了影响81Kr同位素测年的因素,81Kr的取样制样分析过程,回旋加速质谱仪分析81Kr同位素的原理。

古地下水定年新方法——^(81)Kr法

由于^(81)Kr化学性质稳定、半衰期长且在地下水运移过程中没有额外来源的优点,近年来,成为测定古老地下水年龄(105～106a)的有效手段.国外对于^(81)Kr的测定方法、地下水定年应用研究已较为深入,而国内应用^(81)Kr作为水文地质学的研究尚处于起步阶段.本文通过对国内外^(81)Kr应用于地下水测年的原理以及^(81)Kr的测定方法进行总结,针对目前研究的问题进行探讨,并对今后放射性氪核素在水文地球化学中的研究进行展望,为国内对于^(81)Kr的测定与在古地下水定年研究方面提供科学依据.

基于原子阱的高精度^(81)Kr定年系统的研制

介绍了基于原子阱的高精度放射性Kr定年系统的搭建工作。该系统可以测量ng/L水平的^(81)Kr同位素的相对丰度。为了提高测量的精度,系统采用了基于拍频锁的高稳定激光系统,通过“跳频”的方法实现了^(81)Kr同位素和参考同位素^(83)Kr测量的快速切换,抑制了由系统效率缓慢漂移带来的影响。另外,参考同位素^(83)Kr装载率通过离子电流方法精密测量,测量精度可以达到0.2‰。通过以上改进,系统单次测量标准样品^(81)Kr同位素相对丰度的精度可达2%的水平,并且相同条件下测量标准样品的结果具有可重复性。该系统结合系统误差校正将可实现高精度的^(81)Kr同位素定年应用。