火星和月球內(nèi)部的水含量以及來源是比較行星學(xué)研究的熱點(diǎn)，前者對(duì)礦物、熔體的物理化學(xué)性質(zhì)和過程有顯著的影響，后者與這些星體的成因密切相關(guān)。對(duì)于火星和月球而言，主要有兩條途徑獲得其內(nèi)部的水含量，一是分析含水礦物（主要為磷灰石）的水含量，基于礦物/熔體分配系數(shù)計(jì)算出母巖漿的水含量；另一種途徑是直接測定早期結(jié)晶礦物中包裹的巖漿包裹體，但需要校正巖漿上侵過程中的去氣丟失。為此，需要建立滿足低水含量和高空間分辨要求，針對(duì)磷灰石、硅酸鹽玻璃水含量和H同位素的分析技術(shù)。
地質(zhì)地球所納米離子探針實(shí)驗(yàn)室胡森副研究員及其合作者，利用Cameca NanoSIMS 50L型納米離子探針分析平臺(tái)，成功實(shí)現(xiàn)了三種分析模式（跳峰同位素模式、多接收同位素模式和多接收元素模式）的水含量和H同位素分析方法，能夠滿足不同研究目的的分析要求。他們通過特殊的樣品制備、分析束流、駐留時(shí)間等條件測試，將H本底降至5-10ppm以內(nèi)。采用該分析技術(shù)，水含量的分析精度優(yōu)于6.9% （2SD），H同位素的分析精度優(yōu)于45‰（2SD）。他們還發(fā)現(xiàn)，雖然磷灰石和硅酸鹽玻璃的水含量與OH/O比值有完全不同的相關(guān)性（圖1c），但是它們的水含量與H/O比值具有完全一致的相關(guān)性（圖1a,b）。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)克服離子探針分析所存在的標(biāo)準(zhǔn)樣品瓶頸提供很大幫助，即樣品水含量不超過1 wt%時(shí)，可以采用磷灰石和硅酸鹽玻璃的校正曲線。該方法不僅為火星和月球內(nèi)部水含量研究提供了重要的技術(shù)支撐，而且還可應(yīng)用于地球樣品水含量的測量。
圖1：三種水含量和H同位素分析模式的水含量校正曲線
（a）跳峰同位素模式；（b）多接收同位素模式；（c）多接收元素模式
該研究成果近期發(fā)表在國際知名質(zhì)譜分析期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry（Hu et al. Measurements of water content and D/H ratio in apatite and silicate glasses using a NanoSIMS 50L. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2015, 30(4): 967-978）。