Isotope Spettrometru tal-Massa
X'inhu l-analizzatur tal-massa tal-isotopi?
Massa tal-isotopu ispettrometru huwa strument ta 'analiżi kimika bi pjattaforma analitika unika b'komponenti ottiċi tal-jone magħqudin fissi u konfigurazzjoni flessibbli biex taqdi r-rekwiżiti ta' oqsma differenti ta 'użu.
Storikament, l-istrumenti ddisinjati bbażati fuq il-prinċipju tal-elettromanjetiżmu jissejħu spettrometri tal-massa. Spettrometrija tal-massa tal-isotopi ġie żviluppat inizjalment flimkien mal-iżvilupp tax-xjenza nukleari u l-industrija nukleari. Hija bażi sperimentali importanti għall-iżvilupp tal-ġeoloġija iżotopika. Bħalissa, tekniki tal-ispettrometrija tal-massa tal-isotopi ippenetraw diversi aspetti tal-ġeokimika tal-isotopi tad-depożiti minerali, il-petrokronoloġija, il-ġeokimika tal-isotopi stabbli organiċi, u l-ġeokimika tal-isotopi stabbli inorganiċi.
Kunċetti bażiċi dwar iżotopi
A. Iżotopi
Nuklei atomiċi fihom numri differenti ta 'atomi tan-newtroni bl-istess numru ta' protoni u għandhom mases differenti, u dawn l-atomi jissejħu isotopi. Pereżempju, it-tliet iżotopi ewlenin tal-karbonju huma 12C, 13C u 14C, li kollha għandhom 6 protoni u 6 elettroni, iżda għandhom numri ta 'newtroni ta' 6, 7 u 8, rispettivament.
B. Iżotopu stabbli
L-isotopi jistgħu jinqasmu f'żewġ kategoriji, isotopi radjuattivi u isotopi stabbli. Kwalunkwe isotopu li jista' jarmi partiċelli spontanjament u jitmermer f'isotopu ieħor huwa isotopu radjuattiv, filwaqt li isotopu mingħajr radjuattività li tista' titkejjel huwa isotopu stabbli. Xi wħud minnhom huma l-prodotti stabbli finali tat-tmermir tar-radjuisotopi, bħal 206Pb u 87Sr, filwaqt li ħafna minnhom huma isotopi stabbli naturali, jiġifieri, isotopi li baqgħu stabbli min-nukleosintesi 'l hawn, bħal 12C u 13C, 18O u 16O, eċċ. Il-preżenza ta' wisq jew ftit wisq newtroni meta mqabbla mal-protoni tista' twassal għal instabbiltà iżotopika, pereżempju, 14C, "radjuisotopu" instabbli, se jitmermer f'isotopu stabbli.
Ċ. Abbundanza iżotopika
a. Abbundanza assoluta
Huwa s-sehem relattiv ta 'isotopi fit-total ta' l-iżotopi stabbli varji u ħafna drabi huwa espress bħala l-proporzjon ta 'dak iżotopi għal 1H (tieħu 1H = 1012) jew 28Si (28Si = 106). Din l-abbundanza hija ġeneralment ikkalkulata billi tgħaqqad il-kompożizzjoni iżotopika ta 'kull element mal-kompożizzjoni elementali mogħtija mill-ispettru solari u r-riżultati attwali tal-kejl tal-meteoriti.
b. Abbundanza relattiva
Jirreferi għall-kontenut relattiv ta 'kull iżotopi tal-istess element, pereżempju, 12C=98.892%, 13C=1.108%. Ħafna mill-elementi huma komposti minn żewġ iżotopi jew aktar, ftit elementi huma elementi ta 'isotopi singoli, bħal 19F = 100%.
Prinċipju ta 'ħidma ta' spettrometru tal-massa isotopi
Il-prinċipju tal-ispettrometrija tal-massa tal-isotopi huwa li l-ewwel jikkonverti l-kampjun f'gass (eż. CO2, N2, SO2, jew H2). Il-molekuli tal-gass huma jonizzati (imqaxxar minn elettron wieħed minn kull molekula li jirriżulta f'kull molekula li jkollha ċarġ pożittiv) f'sors ta 'jone. Il-gass jonizzat imbagħad jiġi ppumpjat f'tubu tat-titjira, li jitgħawweġ b'kalamita mqiegħda 'l fuq. Il-molekuli ċċarġjati huma separati skond il-mases tagħhom, u l-molekuli li fihom iżotopi tqal huma mgħawġa inqas minn dawk li fihom iżotopi ħfief. Kollettur Faraday fit-tarf tat-tubu tat-titjira jintuża biex titkejjel l-intensità tar-raġġ tal-jone wara s-separazzjoni mill-kalamita. L-intensità tar-raġġ tal-joni b'massa speċifika tissejjaħ ukoll a spettrometru tal-massa tal-kromatografija tal-gass minħabba li tikkonverti l-kampjun f'gass għall-kejl.
Struttura bażika tal-ispettrometru tal-massa tal-isotopi
L-istruttura ta' an spettrometrija tal-massa tal-proporzjon tal-isotopi, bħal spettrometri tal-massa oħra, jista' jinqasam f'erba' partijiet ewlenin: is-sistema ta' injezzjoni, is-sors tal-jone, l- analizzatur tal-massa u d-ditekter. Barra minn hekk, hemm sistemi elettriċi u appoġġ għas-sistema tal-vakwu.
A. Sistema tad-dħul
Is-sistema ta 'injezzjoni hija s-sistema li tintroduċi l-gass li għandu jitkejjel fl-ispettrometru tal-massa. Jeħtieġ l-introduzzjoni tal-kampjun iżda ma jeqredx il-vakwu tas-sors tal-jone u l-kamra tal-analiżi. Biex jiġi evitat il-frazzjonament tal-isotopi kkaġunat mid-diffużjoni, huwa meħtieġ li tifforma fluss tal-gass viskuż fis-sistema tad-daħla, li jfisser li l-molekulari molekulari molekulari passaġġ ħieles tal-gass huwa iżgħar mid-dijametru tal-ġibjun tal-kampjun u l-pipeline tal-fluss tal-gass sabiex il-gass frazzjonijiet jistgħu jaħbtu ma 'xulxin ta' spiss u l-molekuli jinteraġixxu biex jiffurmaw sħiħ.
B. Sors ta' joni
F'sors ta 'jone, il-molekuli tal-gass tal-kampjun li għandu jitkejjel huma jonizzati, aċċellerati u ffukati f'raġġ. Għal element partikolari, aktar minn sors wieħed ta' joni jista' spiss jintuża biex tiddetermina l-abbundanza iżotopika. Ir-rekwiżiti għas-sors tal-jone huma effiċjenza għolja ta 'jonizzazzjoni u monokromatiċità tajba.
Ċ. Analizzatur tal-massa
Huwa l-analizzatur li jirċievi l-joni mill-massa u għandu l-funzjoni li jissepara l-joni bi proporzjonijiet differenti ta 'ċarġ għal massa. Il-ġisem tiegħu huwa kalamita f'forma ta 'fann. Jeħtieġ separazzjoni kbira u effett ta 'fokus tajjeb.
D. Ditekter tal-joni
Il-funzjoni tiegħu hija li tirċievi raġġi tal-joni minn analizzaturi tal-massa b'proporzjonijiet ta 'ċarġ u massa differenti, tamplifikahom u tirreġistrahom. Normalment jikkonsisti f'riċevitur tal-jone u apparat ta' kejl li jamplifika. Wara li l-jonji jgħaddu mill-kamp manjetiku, ir-raġġ tal-joni li għandu jiġi analizzat jgħaddi minn qasma speċjali u mbagħad jerġa 'jiffuka fuq ir-riċevitur u jinġabar. Ir-riċevitur huwa tipikament skartoċċ Faraday. Spettrometri tal-massa moderni għandhom żewġ riċevituri jew aktar sabiex jirċievu simultanjament raġġi tal-joni ta 'numri ta' massa differenti, jalternaw il-proporzjonijiet tal-isotopi tal-kampjun u l-istandard u jqabblu t-tnejn, li jippermettu li tinkiseb preċiżjoni għolja tal-kejl. Ir-rekwiżiti għall-parti ta 'skoperta huma sensittività għolja u l-ebda distorsjoni tas-sinjal.
Kompożizzjoni tal-ispettrometru tal-massa tal-isotopi
Il-komponenti ta 'spettrometru tal-massa isotopi jikkonsistu prinċipalment mill-unità tas-sistema prinċipali, erba' periferali, żewġ interfaces, u stazzjon tax-xogħol.
A. Unità ewlenija
Is-sistema ewlenija tikkonsisti fis-sistema tad-dħul, sors tal-jone, analizzatur tal-massa, rilevatur tal-jone, sistema elettrika u sistema tal-vakwu kif imsemmi hawn fuq.
B. Erba' periferali
Erba 'periferali jinkludu analizzatur elementali tat-tip ta' kombustjoni, analizzatur elementali ta 'fissjoni f'temperatura għolja, kromatografu tal-gass u unità ta' prekonċentrazzjoni.
Ċ. Żewġ interfejsijiet
Interface ta 'fluss kontinwu għall-analizzatur elementali u interface għall-kromatografu tal-gass b'konnessjoni ta' kombustjoni u ksur.
D. Stazzjoni tax-xogħol
Kompjuter għat-tħaddim ta' programmi ta' kontroll.
Karatteristika tal-ispettrometru tal-massa tal-isotopi
a. Sejbien f'ħin reali kif ukoll analiżi rapida.
b. Analiżi kwalitattiva u analiżi kwantitattiva.
c. Id-dożaġġ tal-kampjun huwa żgħir u għandu sensittività għolja.
d. Preċiżjoni u preċiżjoni għolja fil-kejl.
e. L-istrument għandu struttura kumplessa u spiża relattivament għolja. L- spettrometru tal-massa tal-proporzjon tal-isotopi huwa strument tal-laboratorju xjentifiku għad-determinazzjoni tal-massa u l-kontenut relattiv tal-isotopi billi jisseparahom skont il-proporzjon tal-massa għall-ħlas skont l-ottika tal-jone u l-prinċipju elettromanjetiku.
f. Analiżi tal-isotopi.
g. Il-ħila li jiġu analizzati kampjuni ta' gass, likwidu, solidu, temperatura tal-kamra, temperatura għolja, kostanti, traċċi u forom oħra.
h. Il-ħila li jinstabu diversi komponenti simultanjament (jew sekwenzjalment).
i. Analiżi kontinwa kif ukoll injezzjoni kontinwa (jew intermittenti).
j. Il-ħila li tipprovdi ammont kbir ta’ informazzjoni strutturali.
Applikazzjoni ta' spettrometru tal-massa isotopiku
Applikazzjoni tal-ispettrometrija tal-massa tal-isotopi fil-mediċina
Spettrometrija tal-massa tal-isotopi it-teknoloġija tintuża ħafna f'oqsma ta 'riċerka fin-nutrizzjoni, il-farmakoloġija u l-mediċina klinika. Oligoelementi fid-demm uman, l-awrina, u xagħar huma mkejla minn spettrometrija tal-massa ta' dilwizzjoni tal-isotopi, li jippermetti avvanzi fil-patoloġija u d-dijanjosi. Spettrometrija tal-massa tal-isotopi ġie applikat għall-ilma tqil bħala tracer biex jindividwa pazjenti umani b'edima pulmonari, li tagħti kurva differenti minn dik ta 'suġġetti normali. L-użu tal-metodu atomiku He tracer biex jeżamina pazjenti b'leżjonijiet mhux funzjonali pulmonari kien effettiv ħafna.
Applikazzjoni tal-ispettrometrija tal-massa tal-isotopi fix-xjenza ambjentali
Matul is-snin, spettrometrija tal-massa iżotopika sar aktar u aktar importanti fil-qasam tax-xjenza ambjentali. B'mod partikolari, għandu kontribut sinifikanti ħafna għall-istudju tal-atmosfera, il-ħamrija, il-kwalità tal-ilma u l-konvenjenza ekoloġika. Bidliet fl-abbundanza ta iżotopi stabbli huma applikati għall-istudju u l-indikazzjoni ta 'sorsi ta' tniġġis ambjentali u livelli ta 'tniġġis. Fix-xogħol tal-protezzjoni ambjentali, l-ispettrometrija tal-massa tal-isotopi hija ta 'sinifikat kbir.
Applikazzjoni tal-ispettrometrija tal-massa tal-isotopi fil-ġeoloġija
Meta teknoloġija tal-ispettrometrija tal-massa tal-isotopi inħoloq l-ewwel, spettrometrija tal-massa iżotopika l-ewwel ġie applikat għad-determinazzjoni ta 'isotopi ta' elementi naturali. Grazzi għat-teknika tal-ispettrometrija tal-massa tal-isotopi, inkisbu l-kompożizzjoni iżotopika u l-abbundanza ta 'kull element, li ppermettiet li jiġi ddeterminat il-piż atomiku tal-element. Din it-teknika wasslet għat-twaqqif u l-iżvilupp tal-ġeoloġija tal-isotopi u l-ġeokimika tal-isotopi. U huwa użat ħafna fl-oqsma tal-esplorazzjoni ġeoloġika, l-evoluzzjoni tal-mantell tal-qoxra, il-kronoloġija tal-indirizz, il-ġenesi tal-blat u l-minerali u l-oriġini materjali tagħha.
Użu ta 'spettrometru tal-massa iżotopiku?
In analiżi tal-isotopi stabbli, l-ispettrometrija tal-massa kollha titwettaq fil-forma ta 'gass. Il-proċess ta 'kejl ta' spettrometru tal-massa isotopi jista 'jinġabar fil-qosor fil-passi li ġejjin.
a. Poġġi l-kampjun analizzat fil-forma ta' gass fis-sors tal-jone.
b. Trasformazzjoni tal-element li qed jiġi analizzat f'katjoni ta' ċarġ e. Applikazzjoni ta' kamp elettriku lonġitudinali biex tikkolimata r-raġġ tal-joni f'raġġ tal-joni parallel ta' ċerta enerġija.
c. Iddekomponi r-raġġ tal-joni f'komponenti b'proporzjonijiet m/e differenti billi tuża analizzaturi elettriċi u manjetiċi.
d. Reġistrazzjoni u kejl tal-intensità ta' kull komponent tar-raġġ tal-joni.
e. Applikazzjoni ta' programm tal-kompjuter biex tikkonverti l-intensità tar-raġġ tal-joni f'abbundanza iżotopika.
f. Paragun tal-kampjun li għandu jitkejjel mal-istandard tax-xogħol biex jinkiseb il-proporzjon tal-iżotopi relattiv għall-istandard internazzjonali.
Kif nixtri spettrometru tal-massa tal-iżotopi?
Jekk inti interessat tagħna Isotope Spettrometru tal-Massa jew għandek xi mistoqsijiet, jekk jogħġbok ikteb e-mail lil info@antiteck.com, aħna nwieġbuk kemm jista 'jkun malajr.