同位素质谱仪技术进展.pdf

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1、第5期2012年10月现代科学仪器NO．5OCt．20l2ModernScientificInstruments·5同位素质谱仪技术进展赵墨田(中国计量科学研究院北京100015)摘要本文首先回顾了同位素质谱仪发展历史，分析了同位素质谱仪技术进展的基础，介绍了市售七种现代同位素质谱仪。对当前7种类型同位素质谱仪技术优势产品的基本构件和特点进行了描述，讨论了影响同位素质谱仪性能，诸如灵敏度、丰度灵敏度、精密度和分辨率的重要技术进展，给出了仪器性能参数。对不同的同位素质谱仪在各个应用领域的技术优势进行了简要说明。文后，展望了同位素质谱仪的发展趋势。关键词同位素质谱仪；性能参数；技术进

2、展；灵敏度；丰度灵敏度；精度；分辨率中图分类号TH84RecentTechnologyProgressofIsotopeMassSpectrometerZhaoMotian(NationalInstituteofMetrology，Beijing，100013，China)AbstractThispaperbrieflyreviewsthedevelopmenthistoryofisotopemassspectrometerandintroducesthetechnologyprogressof7variousmoderncommercialinstruments．Thebasi

3、cstructureandcharacteristicsofeachgenerationoftheinstrumenttechnologyaredescribedindetail．Someimportantparametersaffectingthesensitivity，abundancesensitivitY,precisionandresolutionofisotoperatiomeasurementsonisotopemassspectrometersarediscussed．Themairiperformancecharacteristicsandtheclassifi

4、cationmethodofthemodemisotopemassspectrometersarecomprehensivelygivenanditsapplicationadvantagesindifferentareaswerebrieflyCompared．Intheend，thefuturedevelopmentofisotopemassspectrometertechnologyiSforecasted．KeywordsIsotopemassspectrometer；Performancecharacteristics；Technologyprogress；Sensit

5、ivity；Abundancesensitivity；Precision；Resolution1历史的回顾在质谱学的诞生、发展历程中所扮演的重要角色。时至今日，同位素质谱仪已有多种类型的仪器质谱技术成为分析科学的重要组成部分是从同(见图1)，它的功能几乎渗透到各个领域、行业，成为位素的发现开始，并伴随同位素分析、研究和应用而推动科学进步、国民经济发展的有力工具。发展。英国著名物理学家汤姆逊(J．J．Thomson)在稳定同位素质谱仪IRMS1913年用简陋的抛物线装置发现惰性气体氖的两个常热电离质谱仪TIMS稳定性同位素，标志质谱技术的开始，而汤姆逊的抛用多接收器电感耦合等离子体

6、质谱仪MC．ICP．MS物线装置被后人公认为是现代质谱仪的雏形。同静态分析质谱仪SVMS位●_。_●。。_●_●_●________●-●。_●_●一汤姆逊的学生和助手，阿斯顿(F．W，Aston)加速器质谱仪AMS素不但改进了汤姆逊的抛物线装置，建造了第一台具质高分辨率二次离子质谱仪H1SIMS有速度聚焦的质谱仪，研究、发现和测量了几十种谱激光电离质谱仪LIMS仪激光共振电离质谱仪UUMS元素的同位素质量和丰度，证明了氖同位素如Ne和Ne的存在；而且，成功解释了用化学法测量的氯原图1典型的同位素质谱仪子量不为整数的原因。tt此以后，随着质谱仪器性Fig．1Typicalisot

7、opemassspectrometers能改进和测量方法进步，元素周期表中的大多数元2仪器技术进展基础素的核素质量、同位素丰度和原子量测量，都是借助同位素质谱完成。由此不难看出，同位素质谱技术质谱仪器的发展、性能的提高，在一定程度上是收稿日期：2012-10-16作者简介：赵墨田，中国计量科学研究院研究员ModemScientificInstruments借助电物理，特别是离子光学理论成就，电子学、真计算机在质谱分析巾应用空技术、材料科学、机械加工和计算科学的发展为同位素质谱技术