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Determination of the isotope ratio 147Sm/145Nd, for application to isotope geology using ICP-MS

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The decay of 147Sm to 143Nd by alpha emission, with a half life of 106 000 000 000 years, is becoming increasingly important in geological isotopic studies. Knowledge of the isotope ratio of the daughter to a reference isotope (usually 143Nd/144Nd) requires attainment ofprecision (relative standard deviation less than 0.005%) much better than the ICP-MS is capable of, and is thus made using thermal ionization mass spectrometry (TIMS). However, the precision required for the isotope ratio of the parent to the reference, 147Sm/144Nd, is well within the capability ofICP-MS. ICP-MS is used to make measurements of the intensity of two isotopes, 145Nd and 147Sm, in a fast peak jumping, data acquisition mode (0.05 seconds/isotope). The desired parameter (147Sm/144Nd) is calculated from the measured ratio (147Sm/145Nd), the known value of the ratio (145Nd/144Nd),and a factor which corrects for the instrumental measurement characteristics of mass discrimination, oxide formation, etc. The correction factor is obtained from measurements made on a standard solution prepared from high purity Nd and Sm metals. Using 225 second/isotope measurement times, relativestandard deviations better than 0.5% are possible for samples with Sm greater than 6 ppm in the rock. Using ion-exchange procedures, solutions can be concentrated and better precisions obtained. Accuracy of the method will be demonstrated by comparison with results obtained by TIMS.

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La désintégration de 147Sm en 143Nd par émission alpha, avec une période de 106 ga, joue un rôle de plus en plus important dans les études géologiques basées sur des analyses isotopiques. La connaissance du rapport isotopique du produit de filiation en fonction d'unisotope de référence (habituellement 143Nd/144Nd) exige une précision (écart-type relatif de moins de 0,005 %) bien supérieure à celle que donne la SM/PIHF et qui n'est possible qu'avec la spectrométrie de masse avec thermo-ionisation. Cependant, la SM/PIHF est suffisamment précise pour fournir lerapport isotopique de l'isotope-parent en fonction de l'isotope de référence, 147Sm/144Nd. La SM/PIHF permet de mesurer l'activité de deux isotopes, 145Nd et 147Sm, dans un mode de saisie de données à variation rapide de crêtes (0,05 seconde/isotope). On calcule le paramètre recherché (147Sm/144Nd)à partir du rapport mesuré (147Sm/145Nd), de la valeur connue du rapport 145Nd/144Nd et d'un facteur de correction des caractéristiques de mesure des instruments, notamment la discrimination de masse, la formation d'oxydes, etc. Le facteur de correction est basé sur des mesures provenant d'unesolution étalon préparée à partir de Nd et de Sm métalliques très purs. En utilisant des temps de mesure de 225 secondes/isotope, il est possible d'obtenir un écart-type relatif de moins de 0,5 % pour des échantillons de roche titrant plus de 6 ppm de Sm. En utilisant des méthodes d'échange ionique,il est possible de concentrer les solutions et d'augmenter la précision. On démontrera la précision de la méthode par comparaison avec les résultats de la spectrométrie de masse avec thermo-ionisation.

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Longerich, H. P., Jackson, S. E., Jenner, G. A. & Fryer, B. J. (1993). Determination of the isotope ratio 147Sm/145Nd, for application to isotope geology using ICP-MS. In Hall, G. E. M. (eds.), GEOANALYSIS 90, an international symposium on the analysis of geological materials, Geological Survey of Canada, Bulletin, 451, 38-39. Natural Resources Canada. https://doi.org/10.4095/193268

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GEOANALYSIS 90, an international symposium on the analysis of geological materials

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GEOANALYSIS 90, an international symposium on the analysis of geological materials

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inductively coupled plasma mass spectrometry

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Determination of the isotope ratio 147Sm/145Nd, for application to isotope geology using ICP-MS

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GEOANALYSIS 90, an international symposium on the analysis of geological materials