稳定同位素比例质谱仪工作原理


发布时间:2021-01-13 15:01:40 浏览量 2 views
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摘要: 由于原子核所含有的中子数不同,具有相同质子数的原子具有不同的质量,这些原子被称为同位素。例如,碳的3个主要同位素分别为12C、13C和14C,它们都有6个质子和6个电子,但中子数则分别为6、7和8。

稳定同位素比例质谱仪(IRMS)工作原理



1. 同位素

由于原子核所含有的中子数不同,具有相同质子数的原子具有不同的质量,这些原子被称为同位素。例如,碳的3个主要同位素分别为12C、13C和14C,它们都有6个质子和6个电子,但中子数则分别为6、7和8。

2. 稳定同位素

同位素可分为两大类:放射性同位素(radioactive isotope)和稳定同位素(stable isotope)。

凡能自发地放出粒子并衰变为另一种同位素者为放射性同位素。

无可测放射性的同位素是稳定同位素。 其中一部分是放射性同位素衰变的最终稳定产物。例如206Pb和87Sr等。另一大部分是天然的稳定同位素,即自核合成以来就保持稳定的同位素,例如12C和13C、18O和16O等。与质子相比,含有太多或太少中子均会导致同位素的不稳定性,如14C。这些不稳定的“放射性同位素”将会衰变成稳定同位素。

3. 稳定同位素比例质谱仪(IRMS)工作原理

质谱是按照原子(分子)质量的顺序排列的图谱。利用光谱法、核感应法或微波吸收法都可以构成试验装置,进行质谱研究;而历史上把基于电磁学原理设计而成的仪器叫做质谱仪(mass spectrometer或mass spectrograph)。因此种仪器中采用的质量分析器只能对带电粒子起分离作用,所以,要求将被研究的原子(分子)转变成离子,而仪器所获得的信息则是离子的质量m与电荷e之比m/e。近百年来,人们利用质谱仪进行了原子量测定、同位素分离与分析、有机物结构分析和其它科学实验,形成质谱法(mass spetromettry或mass spetroscopy),其在现代分离、分析研究领域中占有重要地位。

质谱仪器的主要特点有:

① 擅长同位素分析;

② 可以进行多种形态样品(气体、液体、固体、常温、高温、常量、微量……)分析;

③ 可以同时(或顺序)检测多种成分;

④ 可以连续(或间歇)进样、连续分析;

⑤ 可以提供丰富的结构信息;

⑥ 可以进行快速分析与实时检测;

⑦ 即可进行定性分析,也可定量分析;

⑧ 样品用量少,灵敏度很高;

⑨测量准确度与精密度较高;

⑩ 仪器结构复杂,造价较高。同位素比例质谱仪是利用离子光学和电磁原理,按照质荷比(m/e)进行分离从而测定同位素质量和相对含量的科学实验仪器。

关键词 : 质谱仪
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