文书和程序
使用质谱仪
一个地质样本的年龄是用十亿分之一克的子来测量的同位素．此外，给定物质的所有同位素化学元素几乎完全相同，除了在质量．这种情况需要高精度和灵敏度高的仪器。现代质谱仪满足了这两个要求。今天使用的高分辨率质谱计是由美国物理学家Alfred O. Nier在1940年首次描述的，但直到大约1950年，这种仪器才用于地代学研究(另请参阅质谱分析）.
对于用质谱仪测定同位素年代，a梁由带电原子或离子，从样品中产生一种单一元素。这束光束通过一根强子磁场在一个真空，在那里它被分离成许多梁，每个梁包含原子只有相同质量的。因为单位电荷在每个原子上，每个束流中的原子数可以通过在一个称为a的装置中依次收集单个束流来计算法拉第杯．一旦进入这个收集器，当前的由原子携带，当它泄漏通过电阻器地面。测量到的电流很小，从10−11到10−15安培，使屏蔽和预放大要求尽可能靠近法拉第杯。简单地计算原子数是不可能的，因为加载到源中的所有原子都不形成离子一些离子在飞行管道中丢失了。然而，关于样品中原子数的精确和准确的信息可以通过测量比不同分离光束中的原子数。通过在样品溶解过程中加入一种特殊的人工富集同位素，并通过测量天然同位素与富集同位素的比例相邻束，子同位素的数量可以很容易地确定。这种人工富集的同位素被称为“斯派克它通常是一种低丰度天然同位素的高度纯化形式，但更好的尖刺是一种质量在自然界中根本不存在的同位素。铅- 205产生于一种类型粒子加速器被称为回旋加速器构成如此理想的钉子。
当样品被加热并在质谱仪源区的真空下汽化时，通常可以观察到较轻的同位素首先脱落，导致测量值的偏差，在分析过程中发生变化。在大多数情况下，如果已知两种稳定同位素的精确比例，这种偏差或分馏是可以纠正的。今天最先进的仪器产生的价值锶而且钕同位素丰度在20000分之一的水平上是可复制的。在等时线法(见上图)，因为在过去的一段时间里，相对子丰度发生了微小的变化地质时期．
技术进步
添加单个人工的能力质量到光谱中已知的量，并确定其他的丰度同位素这就提供了一个强大的分析工具。通过这一过程，称为同位素稀释在美国，可以分析少量无形的材料，而且，由于只涉及比率，在制备过程中损失部分样品对结果没有影响。Spike解可以是校准只要获得一种高度纯化的元素被校准。在仔细去除表面污染后，精确称重的部分元素溶解在高度纯化酸并稀释到所需的水平在称量的水．所需要的是将1立方厘米稀释到1升(0.23立方英寸稀释到1加仑)，再将第二立方厘米稀释到1升，以接近样品中通常遇到的百万分之一或十亿分之一的范围。用这种方法，已知数量的天然同位素可以与已知数量的尖刺混合，尖刺溶液中的浓度由质量比确定。一旦校准完成，该过程将被逆转，并将称量的spike与来自矿物或岩石的父元素和子元素混合。质量之比就给出了样品中自然产生的原子的数量。使用经过校准的富集同位素示踪剂促进检查污染，尽管这个过程很耗时。添加到烧杯中的少量但已知量的示踪剂可以在洁净室条件下蒸发。一旦装载到质谱仪中，烧杯和水的污染很容易根据添加的spike量进行评估。污染小至10−12用这种方法可以检测出革兰氏菌。
在同位素调查中分析的物质从微量的高度纯化的物质不等矿物谷物到克大小的量岩石粉末。在所有情况下，材料必须是溶解没有明显的污染。应在溶解前添加尖刺。岩石中的大多数矿物质在接近100°C(212°F)的温度下可以在一天左右溶解。某些矿物在自然界和实验室中都是高度难熔的(例如，锆石)在接近220°C(428°F)的温度下可能需要5天或更长时间。在这种情况下，样品被限制在固体特氟龙(商品名称为a合成树脂组成的聚四氟乙烯)由加拿大地质年代学家介绍的金属覆层压力容器托马斯·e·克拉夫在1973年。
刚才描述的方法被证明是一项重大的技术突破，因为它使铅背景污染减少了10,000到近1,000,000倍。这意味着现在可以用更低的污染水平(或背景校正)来分析单个谷物，而不是以前用10万个类似的谷物。高灵敏度研究进展质谱分析当然对这一发展至关重要。
一旦溶解，样品就准备好进行化学分离的年代测定元素．这通常通过使用的方法来实现离子交换色谱法．在这个过程中，离子以不同的方式从溶液吸附到表面带有离子电荷的材料上，并与样品的其余部分分离。在这些元素被分离出来之后，它们被装载到质谱仪中，并确定它们的相对同位素丰度。
用于定年的某些同位素的丰度是通过计算每分钟的分解次数(即发射活动)来确定的。速率与通过原子的原子数有关半衰期．例如，一定量的碳14（14C)存在于所有的生物成分中地球的表面。这种放射性碳在以下情况下不断形成氮上层大气的原子与高能相互作用产生的中子相撞宇宙射线与大气．生物体吸收少量的碳14，以及稳定的(非放射性的)同位素碳12 (12C)和碳13 (13C)，只要它还活着。然而，一旦它死亡，就没有额外的碳14了收购了生物组织中的放射性碳水平随着半衰期的变化而逐渐降低。从生物体活着到现在的时间可以通过计算β排放从组织样本中。在给定的时间段内，排放的数量与残余碳-14的数量成正比。
引进了一种叫做加速器质谱仪在放射性碳年代测定方面取得了重大进展。不像旧的检测器(例如，盖革计数器)，计算大量碳排放的少量衰变粒子，新仪器直接计算样本中所有的碳14原子。仪器灵敏度的提高使样本量减少了10,000倍，同时提高了测量年龄的精度。(关于放射性碳年龄测定的详细讨论，看到碳-14定年法和其他宇宙成因方法。）
在类似的发展中，使用灵敏度很高热电离质谱仪正在取代一些不平衡测年中使用的计数技术。这不仅导致了样本量和测量误差的减少，而且还允许研究一系列全新的问题。某些parent-daughter同位素是非常难解的，不电离在传统的质谱仪。为了解决这个问题，研究人员正在开发一种新的仪器，在这种仪器中，少量的物质可以通过能量脉冲从表面蒸发，并通过能量脉冲电离激光光。
一项重大进展地质年代学同位素地球化学包括分析没有化学溶解的矿物颗粒。这种类型的分析使用灵敏的高分辨率离子微探针(虾)，双聚焦二次离子质谱仪，其中聚焦光束离子指向矿物样品上直径5-30微米(1微米[微米]等于0.00004英寸)的点。这个过程从表面炸出原子，经过15到20分钟的分析，形成了一个大约1微米深的坑。释放的二次离子在静电分析仪中被过滤和聚焦，并根据它们进行测量质量而且能源．铀铅约会的锆石这种方法是由威廉·康普斯顿首创的澳大利亚国立大学．虽然这种方法不像化学溶解方法那样精确，但它允许在几微米量级的空间分辨率。因此，可以同时测定结晶的时间火成岩和年龄岩浆包膜岩石晶体火成岩锆石边缘生长在上面。
锆石定年的另一项最新分析进展是激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)耦合到锆石的应用激光系统。激光产生一束离子聚焦在一个直径只有10微米的点上，在分析过程中产生一个2到1200微米深的坑。在耦合质谱仪中根据质量和能量对烧蚀过程中产生的离子进行分析。虽然分析的不确定度通常为1%至4%(略高于化学溶解法，但与SHRIMP法相当)，但LA-ICP-MS技术可以快速测定大量单个锆石颗粒的年代。该方法是确定碎屑颗粒形成来源的常用方法沉积岩这项任务需要分析100多种谷物。