火星和月球内部的水含量以及来源是比较行星学研究的热点，前者对矿物、熔体的物理化学性质和过程有显著的影响，后者与这些星体的成因密切相关。对于火星和月球而言，主要有两条途径获得其内部的水含量，一是分析含水矿物（主要为磷灰石）的水含量，基于矿物/熔体分配系数计算出母岩浆的水含量；另一种途径是直接测定早期结晶矿物中包裹的岩浆包裹体，但需要校正岩浆上侵过程中的去气丢失。为此，需要建立满足低水含量和高空间分辨要求，针对磷灰石、硅酸盐玻璃水含量和H同位素的分析技术。
地质地球所纳米离子探针实验室胡森副研究员及其合作者，利用Cameca NanoSIMS 50L型纳米离子探针分析平台，成功实现了三种分析模式（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，能够满足不同研究目的的分析要求。他们通过特殊的样品制备、分析束流、驻留时间等条件测试，将H本底降至5-10ppm以内。采用该分析技术，水含量的分析精度优于6.9% （2SD），H同位素的分析精度优于45‰（2SD）。他们还发现，虽然磷灰石和硅酸盐玻璃的水含量与OH/O比值有完全不同的相关性（图1c），但是它们的水含量与H/O比值具有完全一致的相关性（图1a,b）。这一发现对克服离子探针分析所存在的标准样品瓶颈提供很大帮助，即样品水含量不超过1 wt%时，可以采用磷灰石和硅酸盐玻璃的校正曲线。该方法不仅为火星和月球内部水含量研究提供了重要的技术支撑，而且还可应用于地球样品水含量的测量。
图1：三种水含量和H同位素分析模式的水含量校正曲线
（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
该研究成果近期发表在国际知名质谱分析期刊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）。