岩矿测试分析技术

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1、浅析同位素比质谱仪及稳定同位素分析技术摘要同位素地球化学经历了近一个世纪的发展，已经成为一门成熟的学科。它不但成为研究各种基础地球科学问题的手段，而且在解决人类社会而临的重大资源、环境、生态问题方面开始发挥关键作用。同位素质谱分析测试技术是同位素研究的基础。新的测试技术的创立,新的测试仪器的研制，原冇仪器设备和测试方法的改进是稳定同位素地球化学研究发展的依托。本文通过对同位索质谱技术的原理、仪器结构、解释过程及最新发展和成果进行综述评述了同位素质谱分析测试技术中常用的多接收器等离子体质谱法、激光探针质谱、离子探针、热电离质谱法和高精度质谱计分析同位索的原理、应用范围、存在问题和研究进展；以熟悉

2、和掌握同位素质谱技术为FI的；加深了对同位素质谱技术的认识，并就该技术在近几年的前沿发展获得了很好的了解和掌握。关键词：同位索质谱；分析；技术；进展一、同位素质谱仪1.1同位素质谱仪的发展历史1912年：世界笫一台质谱仪装置问世20世纪40年代：质谱仪开始用于测定同位素20卅纪50年代：质谱仪开始用于分析石汕20世纪60年代：研究GC-MS联用技术70年代：计算机技术的发展使得质谱仪开始实现口动化和数字化1.2同位素质谱仪简介质谱法是一种按照离子的质核比（m/z）人小对离子进行分离和测定的方法。质谱法的作用是：①准确测定物质的分了虽；②根据碎片特征进行化合物的结构分析。分析时，首先将分子离子化

3、，然后利用离子在电场或磁场中运动的性质，把离子按质荷比大小排列成谱，此即为质谱。1.3同位索质谱仪的分类「冇机质普按用途分峠无机质谱I同位素质谱厂单聚焦质谱双聚焦质谱按原理分<四极质谱飞行时间质谱J回旋共振质谱r气质联用按联用方式分j液质联用I质质联用二、同位素质谱分析2.1概述仪器分析通常按照最后测量过程屮所观测对象的性质进行分类。质谱法（MassSpectroscopy）就是其中的一类分析方法。质谱分析是一种物理分析方法，它是利用元素质量于电荷比的关系来进行分析的方法。它利用仪器测定物质的同位素组分及其比例，可用于定性分析、同位素分析以及有机物的结构测定。这种仪器就是质谱仪。按照检测方式，

4、质谱仪可以分为两类:一类是用照相法同时检测多种离子，称为MassSpectrograph,现已被淘汰；另一类是用电子学方法检测离子，称为MassSpectrometero后者冃前已被广泛用來精确测量元素的同位素组分，通常所说的质谱仪主要是指这一类。2.2质谱仪的工作原理质谱仪是一类能使物体离了化，并通过适当的电场、磁场将它们按质荷比分离、检测分析的仪器。当被测样品在离了源中被电离后，产生各种带正电荷的离子。在加速电场的作用下，形成离子束射入质量分析器。在质量分析器中，由于受磁场的作用，入射的离了束会改变运动的方向。当离了的速度和磁场强度不变时，离了作用等速関周运动，其轨迹于质荷比（即质量对电荷

5、的比值）的人小有关。不同的离子会按具质荷比的人小分离运行，然后记录成质谱图。质谱（MassSpectrum,简称MS）是指所记录的这些离了的相对丰度按照其质荷比分布的曲线。根据谱线的位置及相应离子的电荷数，可进行定性分析；根据谱线的黑度或者和应离子流的和对强度，可进行定量分析。那是MassSpectrograph的处理结果。而H前常用的MassSpectrometer则用检测器将分离后的离子接受、经放大器放大信号、送计算机处理、得出各类参数。2.3质谱仪的基本结构虽然质谱仪有多种类型，但棊本上都可分为离子源、质量分析器和检测器三大部分，其中包括了电气系统、真空系统、放大器；此外，还有进样系统和

6、计算机等支持。1）进样系统：进样系统是把待测样品导入质谱仪系统。主耍对分为手动人工进样系统和自动进样系统。以往手工进样只能一个一个的分析，计算机的应用再加上自动进样系统，使得仪器分析实现了白动化。进样系统2）离子源：离子源在质谱仪中的作用是便被测物体离子化，加速并使离子会聚成具有一定儿何形状和能量的离子朿。按离子产牛•的方式不同，离子源的种类有：电子轰击源，激光电离离子源、表面热电离离子源、高频火花源、场致电离源、ICP离子源和离了轰击源等多种，被用于不同的分析目的。其主要特点：碎片离了多，结构信息丰富；不能汽化的样品不能分析；有些样品得不到分子离子。3）质量分析器：质量分析器乂称质量分离器，

7、是质谱仪的重要组成部分。它的目的是将来口离子源的离子，按照质荷比的大小分开。质量分析器有较多种类，主要包括单聚焦分析器和双聚焦分析器。其主要特点：仪器结构简单，不需要磁场、电场等；扌「1描速度快，可在KT's内观察到整段图谱；无聚焦狭缝，灵敏度很高；可用于大分子的分析（几I•万原子最单位），在生命科学中用途很广。4）真空系统：离子源的真空度应达到103-10-5Pa,质量分析器应达到IO'6Pao