Изотопный масс-спектрометр
Что такое изотопный масс-анализатор?
Масса изотопа спектрометр представляет собой прибор для химического анализа с уникальной аналитической платформой с фиксированными приклеенными ионно-оптическими компонентами и гибкой конфигурацией для удовлетворения требований различных областей применения.
Исторически сложилось так, что приборы, разработанные на основе принципа электромагнетизма, называются масс-спектрометрами. Изотопная масс-спектрометрия изначально разрабатывалась вместе с развитием ядерной науки и атомной промышленности. Это важная экспериментальная база для развития изотопной геологии. В настоящее время, методы изотопной масс-спектрометрии проникли в различные аспекты изотопной геохимии месторождений полезных ископаемых, петрохронологии, органической геохимии стабильных изотопов и неорганической геохимии стабильных изотопов.
Основные понятия об изотопах
А. Изотопы
Атомные ядра содержат разное количество нейтронов, атомы с одинаковым количеством протонов и имеют разную массу, и эти атомы называются изотопами. Например, три основных изотопа углерода — это 12C, 13C и 14C, каждый из которых имеет 6 протонов и 6 электронов, но имеет число нейтронов 6, 7 и 8 соответственно.
Б. Стабильный изотоп
Изотопы можно разделить на две категории: радиоактивные и стабильные. Любой изотоп, способный спонтанно испускать частицы и распадаться на другой изотоп, является радиоактивным изотопом, тогда как изотоп, не обладающий измеримой радиоактивностью, является стабильным изотопом. Некоторые из них являются конечными стабильными продуктами распада радиоизотопов, такими как 206Pb и 87Sr, в то время как большинство являются природными стабильными изотопами, то есть изотопами, сохранившими стабильность со времени нуклеосинтеза, такими как 12C и 13C, 18O и 16O и т. д. Наличие слишком большого или слишком малого количества нейтронов по сравнению с протонами может привести к изотопной нестабильности; например, 14C, нестабильный «радиоизотоп», распадется на стабильный изотоп.
C. Изотопный состав
а. Абсолютное изобилие
Это относительная доля изотопа в общем количестве всех различных стабильных изотопов и часто выражается как отношение этого изотопа к 1H (принимая 1H = 1012) или 28Si (28Si = 106). Это содержание обычно рассчитывается путем объединения изотопного состава каждого элемента с элементным составом, полученным по солнечному спектру, и фактическими результатами измерений метеоритов.
б. Относительная численность
Он относится к относительному содержанию каждого изотопа одного и того же элемента, например, 12С=98.892%, 13С=1.108%. Большинство элементов состоят из двух или более изотопов, некоторые элементы представляют собой одноизотопные элементы, например 19F=100%.
Принцип работы изотопного масс-спектрометра
Принцип изотопной масс-спектрометрии состоит в том, чтобы сначала преобразовать образец в газ (например, CO2, N2, SO2 или H2). Молекулы газа ионизируются (лишаются одного электрона из каждой молекулы, в результате чего каждая молекула имеет положительный заряд) в источнике ионов. Затем ионизированный газ закачивается в пролетную трубу, которая изогнута с помощью расположенного над ней магнита. Заряженные молекулы разделены по массе, причем молекулы, содержащие тяжелые изотопы, изгибаются меньше, чем содержащие легкие изотопы. Коллектор Фарадея на конце пролетной трубки используется для измерения интенсивности ионного пучка после разделения магнитом. Интенсивность ионного пучка с определенной массой также называется газовая хроматография масс-спектрометр соотношения изотопов потому что он преобразует образец в газ для измерения.
Базовая структура изотопного масс-спектрометра
Структура масс-спектрометрия соотношения изотоповКак и другие масс-спектрометры, он может быть разделен на четыре основные части: систему ввода образца, источник ионов и т. д. масс-анализатор и детектор. Кроме того, имеется поддержка электрических систем и вакуумной системы.
А. Система впуска
Система впрыска представляет собой систему, которая вводит измеряемый газ в масс-спектрометр. Он требует введения образца, но не нарушает вакуум источника ионов и камеры анализа. Чтобы избежать диффузионного изотопного фракционирования, необходимо сформировать поток вязкого газа во входной системе, что означает, что молекулярная длина свободного пробега газа меньше, чем диаметр резервуара для пробы и газопровода, чтобы газ фракции могут часто сталкиваться друг с другом, и молекулы взаимодействуют, образуя единое целое.
Б. Источник ионов
В ионном источнике молекулы газа измеряемого образца ионизируются, ускоряются и фокусируются в пучок. Для данного элемента часто можно использовать более одного источника ионов для определения содержания изотопов. К источнику ионов предъявляются следующие требования: высокая эффективность ионизации и хорошая монохроматичность.
C. Масс-анализатор
Именно анализатор получает ионы из массы и имеет функцию отделения ионов с различным отношением заряда к массе. Его корпус представляет собой веерообразный магнит. Требует большого разделения и хорошего фокусирующего эффекта.
D. Детектор ионов
Его функция заключается в приеме пучков ионов от масс-анализаторов с различным отношением заряда к массе, их усилении и регистрации. Обычно он состоит из приемника ионов и усиливающего измерительного устройства. После прохождения ионов через магнитное поле анализируемый ионный пучок проходит через специальную щель, затем перефокусируется на приемник и собирается. Ресивер обычно представляет собой патрон Фарадея. Современные масс-спектрометры иметь два или более приемников для одновременного приема ионных пучков с разными массовыми числами, чередования изотопных отношений образца и стандарта и сравнения двух, что позволяет получить высокую точность измерений. Требования к детекторной части: высокая чувствительность и отсутствие искажения сигнала.
Состав изотопного масс-спектрометра
Компоненты изотопного масс-спектрометра состоят в основном из основного системного блока, четырех периферийных устройств, двух интерфейсов и рабочей станции.
A. Основной блок
Основная система состоит из впускной системы, источника ионов, масс-анализатора, детектора ионов, электрической системы и вакуумной системы, как указано выше.
Б. Четыре периферийных устройства
Четыре периферийных устройства включают анализатор элементов горения, высокотемпературный анализатор элементов деления, газовый хроматограф и блок концентрирования.
C. Два интерфейса
Интерфейс непрерывного потока к элементному анализатору и интерфейс к газовому хроматографу с соединением сжигания и разрыва.
D. Рабочая станция
Компьютер для запуска управляющих программ.
Особенность изотопного масс-спектрометра
а. Обнаружение в режиме реального времени, а также быстрый анализ.
б. Качественный и количественный анализ.
c. Дозировка образца мала и обладает высокой чувствительностью.
d. Высокая точность и прецизионность измерений.
е. Прибор имеет сложную конструкцию и относительно высокую стоимость. масс-спектрометр соотношения изотопов является научным лабораторным прибором для определения массы и относительного содержания изотопов путем их разделения по отношению массы к заряду по принципу ионной оптики и электромагнитного поля.
f. Изотопный анализ.
g. Способность анализировать образцы газов, жидкостей, твердых веществ, при комнатной температуре, высокой температуре, при постоянной температуре, в следовых количествах и в других формах.
h. Способность обнаруживать несколько компонентов одновременно (или последовательно).
i. Непрерывный анализ, а также непрерывная (или прерывистая) инъекция.
j. Способность предоставлять обширную структурную информацию.
Применение изотопного масс-спектрометра
Применение изотопной масс-спектрометрии в медицине
Изотопная масс-спектрометрия технология широко используется в областях исследований в области питания, фармакологии и клинической медицины. Микроэлементы в крови, моче и волосах человека измеряются масс-спектрометрия с изотопным разбавлением, что позволяет добиться прогресса в патологии и диагностике. Изотопная масс-спектрометрия был применен к тяжелой воде в качестве индикатора для выявления пациентов с отеком легких, что дало кривую, отличную от кривой здоровых людей. Использование атомного метода трассировки гелия для обследования больных с легочными дисфункциональными поражениями оказалось весьма эффективным.
Применение изотопной масс-спектрометрии в науках об окружающей среде
В течение многих лет изотопная масс-спектрометрия приобретает все большее значение в области науки об окружающей среде. В частности, она вносит весьма значительный вклад в изучение атмосферы, почвы, качества воды и экологического благополучия. Изменения в обилии стабильные изотопы применяются для изучения и индикации источников и уровней загрязнения окружающей среды. В природоохранных работах большое значение имеет изотопная масс-спектрометрия.
Применение изотопной масс-спектрометрии в геологии
После появления технология изотопной масс-спектрометрии впервые был создан, изотопная масс-спектрометрия был впервые применен для определения изотопов природных элементов. Благодаря методу изотопной масс-спектрометрии были получены изотопный состав и содержание каждого элемента, что позволило определить атомный вес элемента. Этот метод привел к созданию и развитию изотопной геологии и изотопной геохимии. И он широко используется в области геологических исследований, эволюции земной коры, хронологии адресов, генезиса горных пород и минералов и их материального происхождения.
Использование изотопного масс-спектрометра?
In анализ стабильных изотопов, вся масс-спектрометрия выполняется в виде газа. Процесс измерения изотопного масс-спектрометра можно обобщить в виде следующих шагов.
а. Подайте анализируемый образец в виде газа в источник ионов.
b. Превращение анализируемого элемента в катион с определенным зарядом. e. Приложение продольного электрического поля для коллимации ионного пучка в параллельный ионный пучок определенной энергии.
c. Разложите ионный пучок на компоненты с различными соотношениями m/e с помощью электрических и магнитных анализаторов.
d. Регистрация и измерение интенсивности каждого компонента ионного пучка.
e. Применение компьютерной программы для преобразования интенсивности ионного пучка в изотопный состав.
f. Сравнение измеряемого образца с рабочим стандартом для получения изотопного отношения относительно международного стандарта.
Как купить изотопный масс-спектрометр?
Если вы заинтересованы в нашем Изотопный масс-спектрометр или есть какие-либо вопросы, пожалуйста, напишите по электронной почте info@antiteck.com, мы ответим вам как можно скорее.