Isotopo Masa Espektrometroa
Zer da isotopoen masa analizatzailea?
Isotopoaren masa espektrometro analisi kimikoko tresna bat da, plataforma analitiko paregabea duena, loturiko osagai ioiko-optiko finkoekin eta konfigurazio malguarekin, erabilera-eremu ezberdinen eskakizunetara egokitzeko.
Historikoki, elektromagnetismoaren printzipioan oinarrituta diseinatutako tresnei masa espektrometro deitzen zaie. Masa-espektrometria isotopokoa hasieran zientzia nuklearraren eta industria nuklearraren garapenarekin batera garatu zen. Geologia isotopoaren garapenerako oinarri esperimental garrantzitsua da. Gaur egun, isotopo-masa-espektrometria-teknikak mineral gordailu isotopo geokimikan, petrokronologian, isotopo organiko egonkorren geokimikan eta isotopo egonkorreko geokimika inorganikoetan hainbat alderdi barneratu dituzte.
Isotopoei buruzko oinarrizko kontzeptuak
A. Isotopoak
Nukleo atomikoek protoi kopuru bera duten neutroi atomo kopuru desberdinak dituzte eta masa desberdinak dituzte, eta atomo horiei isotopo deitzen zaie. Adibidez, karbonoaren hiru isotopo nagusiak 12C, 13C eta 14C dira, guztiek 6 protoi eta 6 elektroi dituzte, baina 6, 7 eta 8 neutroi zenbakiak dituzte, hurrenez hurren.
B. Isotopo egonkorra
Isotopoak bi kategoriatan bana daitezke, isotopo erradioaktiboak eta isotopo egonkorrak. Berez partikulak igortzen dituen eta beste isotopo batean desintegratzen den edozein isotopo isotopo erradioaktiboa da, eta erradioaktibitate neurgarririk ez duen isotopoa, berriz, isotopo egonkorra da. Horietako batzuk isotopo erradioaktiboaren desintegrazioaren azken produktu egonkorrak dira, hala nola 206Pb eta 87Sr, eta gehienak isotopo egonkor naturalak dira, hau da, nukleosintesiaz geroztik egonkor mantendu diren isotopoak, hala nola 12C eta 13C, 18O eta 16O, etab. Neutroi gehiegi edo gutxiegi egoteak protoiekin alderatuta ezegonkortasun isotopikoa sor dezake, adibidez, 14C, "erradioisotopo" ezegonkor bat, isotopo egonkor batean desintegratuko da.
C. Isotopoen ugaritasuna
a. Ugaritasun absolutua
Isotopo batek isotopo egonkor guztien guztizkoaren zati erlatiboa da eta sarritan isotopo horren proportzioan adierazten da 1H (1H=1012 hartuz) edo 28Si (28Si=106). Ugaritasun hori, oro har, elementu bakoitzaren konposizio isotopikoa eguzki-espektroak emandako konposizio elementalarekin eta meteoritoen benetako neurketaren emaitzekin konbinatuz kalkulatzen da.
b. Ugaritasun erlatiboa
Elementu bereko isotopo bakoitzaren eduki erlatiboari egiten dio erreferentzia, adibidez, 12C=%98.892, 13C=%1.108. Elementu gehienak bi isotopo edo gehiagoz osatuta daude, elementu gutxi batzuk isotopo bakarreko elementuak dira, adibidez, 19F=%100.
Masa-espektrometro isotopoaren funtzionamendu-printzipioa
Masa-espektrometria isotopoaren printzipioa lagina gas bihurtzea da (adibidez, CO2, N2, SO2 edo H2). Gas-molekulak ionizatu egiten dira (molekula bakoitzetik elektroi bat kenduta, molekula bakoitzak karga positiboa izatearen ondorioz) ioi-iturri batean. Gero, gas ionizatua hegaldi-hodi batera ponpatzen da, eta iman bat gainean jarrita tolesten da. Kargatutako molekulak beren masen arabera bereizten dira, eta isotopo astunak dituzten molekulak gutxiago tolestuta daude isotopo arinak dituztenak baino. Hegaldi-hodiaren amaieran dagoen Faraday-ko kolektore bat erabiltzen da iman-izpiaren intentsitatea neurtzeko, imanak banandu ondoren. Masa zehatz bat duen ioi-izpiaren intentsitateari a ere deitzen zaio gas kromatografia isotopo-erlazioa masa-espektrometroa lagina gas bihurtzen baitu neurtzeko.
Masa-espektrometro isotopoaren oinarrizko egitura
baten egitura isotopo-erlazio masa-espektrometriaBeste masa-espektrometro batzuk bezala, lau zati nagusitan bana daiteke: injekzio-sistema, ioi-iturria, masa analizatzailea eta detektagailua. Horrez gain, sistema elektrikoak eta huts-sistemaren laguntza daude.
A. Sarrera sistema
Injekzio sistema masa espektrometroan neurtu beharreko gasa sartzen duen sistema da. Lagina sartzea eskatzen du, baina ez du ioi iturriaren eta analisi-ganberaren hutsunea suntsitzen. Difusioak eragindako isotopo-zatiketa saihesteko, gas-fluxu likatsu bat eratu behar da sarrera-sisteman, hau da, gasaren batez besteko molekularraren bide librea lagin-biltegiaren diametroa eta gas-fluxuaren hodiaren diametroa baino txikiagoa da, horrela gasa izan dadin. frakzioek elkarren artean talka egin dezakete maiz eta molekulek elkarreragin egiten dute osotasun bat sortzeko.
B. Ioi iturria
Ioi-iturri batean, neurtu nahi den laginaren gas-molekulak ionizatu, azeleratu eta izpi batean bideratzen dira. Elementu jakin baterako, askotan ioi-iturri bat baino gehiago erabil daiteke ugaritasun isotopikoa zehazteko. Ioi iturriaren eskakizunak ionizazio-eraginkortasun handia eta monokromatiko ona dira.
C. Masa-analizatzailea
Masaren ioiak jasotzen dituen analizatzailea da eta karga eta masa erlazio desberdina duten ioiak bereizteko funtzioa du. Bere gorputza abaniko itxurako iman bat da. Bereizketa handia eta fokatze efektu ona behar ditu.
D. Ioi detektagailua
Bere funtzioa karga-masa-erlazio ezberdina duten ioi-izpiak jasotzea da, anplifikatzea eta erregistratzea. Normalean ioi-hartzaile batek eta anplifikatzaile neurtzeko gailu batek osatzen du. Ioiak eremu magnetikotik igaro ondoren, aztertu beharreko ioi-sorta zirrikitu berezi batetik igarotzen da eta, ondoren, hartzailera berriro bideratzen da eta biltzen da. Hartzailea Faraday kartutxoa da normalean. Masa espektrometro modernoak bi hargailu edo gehiago edukitzea, masa-zenbaki ezberdineko ioi-izpiak aldi berean jasotzeko, laginaren eta estandarraren isotopo-erlazioak txandakatu eta biak alderatu, neurketa-zehaztasun handia lortu ahal izateko. Detekzio-zatiaren eskakizunak sentikortasun handia eta seinalearen distortsiorik ez dutenak dira.
Masa-espektrometro isotopoaren osaera
Masa-espektrometro isotopo baten osagaiak sistema-unitate nagusia, lau periferiko, bi interfaze eta lan-estazio batez osatuta daude.
A. Unitate nagusia
Sistema nagusia sarrera-sistema, ioi-iturburua, masa analizatzailea, ioi-detektagailua, sistema elektrikoa eta huts-sistemaz osatuta dago goian aipatu bezala.
B. Lau periferiko
Lau periferikoek errekuntza motako analizatzaile elemental bat, tenperatura altuko fisio analizatzaile elementala, gas-kromatografoa eta aurrekontzentrazio-unitatea daude.
C. Bi interfaze
Elementu analizatzailearekiko fluxu etengabeko interfazea eta gas-kromatografoarekiko interfazea errekuntza eta haustura konexioarekin.
D. Lan-estazio bat
Kontrol-programak martxan jartzeko ordenagailua.
Masa-espektrometro isotopoaren ezaugarria
a. Denbora errealeko detekzioa eta analisi azkarra.
b. Analisi kualitatiboa eta analisi kuantitatiboa.
c. Laginaren dosia txikia da eta sentikortasun handia du.
d. Neurketa-zehaztasun eta doitasun handia.
e. Tresnak egitura konplexua eta kostu nahiko altua ditu. isotopo-erlazio masa-espektrometroa Isotopoen masa eta eduki erlatiboa zehazteko laborategi zientifikoko tresna bat da, masa-karga erlazioaren arabera bereiziz ioi-optikaren eta printzipio elektromagnetikoaren arabera.
f. Isotopoen analisia.
g. Gas, likido, solido, giro-tenperaturako, tenperatura altuko, konstante, arrasto eta beste forma batzuetako laginak aztertzeko gaitasuna.
h. Hainbat osagai aldi berean (edo sekuentzialki) detektatzeko gaitasuna.
i. Analisi jarraitua zein injekzio jarraitua (edo tartekatua).
j. Egitura-informazio ugari emateko gaitasuna.
Masa-espektrometro isotopoaren aplikazioa
Masa-espektrometria isotopoen aplikazioa medikuntzan
Masa-espektrometria isotopokoa teknologia oso erabilia da nutrizio, farmakologia eta medikuntza klinikoko ikerketa-esparruetan. Giza odolean, gernuan eta ilean dauden oligoelementuak neurtzen dira isotopo-diluzio-masa-espektrometria, patologian eta diagnostikoan aurrerapenak ahalbidetuz. Masa-espektrometria isotopokoa ur astunean biriketako edema duten giza gaixoak detektatzeko markatzaile gisa aplikatu da, gai arrunten kurba desberdina emanez. Biriketako lesio disfuntzionalak dituzten pazienteak aztertzeko He tracer metodo atomikoaren erabilera oso eraginkorra izan da.
Masa-espektrometria isotopoen aplikazioa ingurumen-zientzian
Urteetan zehar, masa isotopoen espektrometria gero eta garrantzi handiagoa hartu du ingurumen zientzien arloan. Bereziki, oso ekarpen esanguratsua du atmosferaren, lurzoruaren, uraren kalitatearen eta erosotasun ekologikoaren azterketan. Ugaritasunaren aldaketak isotopo egonkorrak ingurumenaren kutsadura-iturriak eta kutsadura-mailak aztertzeko eta adierazteko aplikatzen dira. Ingurumena babesteko lanetan, masa isotopoen espektrometria garrantzi handia du.
Masa-espektrometria isotopoen aplikazioa geologian
Noiz isotopo-masa-espektrometria teknologia lehen sortu zen, masa isotopoen espektrometria elementu naturalen isotopoen determinazioan aplikatu zen lehenik. Masa-espektrometria isotopoko teknikari esker, elementu bakoitzaren konposizio isotopikoa eta ugaritasuna lortu ziren, elementuaren pisu atomikoa zehaztea ahalbidetuz. Teknika honek isotopoen geologia eta isotopoen geokimika ezarri eta garatzea ekarri du. Eta oso erabilia da esplorazio geologikoaren, lurrazalaren mantuaren bilakaeraren, helbideen kronologiaren, arroken eta mineralen genesiaren eta bere jatorri materialaren alorretan.
Masa-espektrometro isotopoaren erabilera?
In isotopo egonkorrak aztertzea, masa-espektrometria guztia gas moduan egiten da. Masa-espektrometro isotopo baten neurketa-prozesua hurrengo urratsetan labur daiteke.
a. Gas moduan aztertutako lagina ioi iturrira sartu.
b. Aztertzen ari den elementua kargadun katioi bihurtzea e. Eremu elektriko longitudinal baten aplikazioa ioi-sorta energia jakin bateko ioi-sorta paralelo bihurtzeko.
c. Ioi sorta m/e erlazio desberdineko osagaietan deskonposatu analizatzaile elektriko eta magnetikoak erabiliz.
d. Ioi-sortaren osagai bakoitzaren intentsitatea erregistratzea eta neurtzea.
e. Ioi-sortaren intentsitatea ugaritasun isotopiko bihurtzeko ordenagailu-programa baten aplikazioa.
f. Neurtu beharreko laginaren eta lan-estandarraren arteko konparaketa, nazioarteko estandarraren aldean isotopoen erlazioa lortzeko.
Nola erosi isotopoen masa-espektrometroa?
Gurea interesatzen bazaizu Isotopo Masa Espektrometroa edo zalantzaren bat baduzu, idatzi e-mail bat info@antiteck.com helbidera, ahalik eta azkarren erantzungo dizugu.