质谱同位素参入法

p 　　质谱技术成为分析科学的重要组成部分是从同位素的发现开始，并伴随同位素分析、研究和应用而发展。从1912年汤姆逊研制第一台简易同位素质谱仪到现在，共有13个诺贝尔奖授予了在质谱技术的诞生、发展以及应用方面有杰出贡献的科学家。可见，质谱技术在推动人类社会进步中发挥了重要的作用。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 一.质谱技术相关的诺贝尔奖获奖人及其成就： /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　1. strong 约瑟夫· 约翰· 汤姆逊， /strong strong 1906年诺贝尔物理奖 /strong 。揭示了电荷在气体中的运动。 /p p style=" text-align: justify " 　　2. strong 威廉· 卡尔· 维尔纳· 奥托· 弗里茨· 弗兰茨· 维恩， /strong strong 1911年诺贝尔物理奖 /strong 。1893年，维恩提出波长随温度改变的定律，后来被称为维恩位移定律。1894年发表了一篇关于辐射的温度和熵的论文，将温度和熵的概念扩展到了真空中的辐射，在这篇论文中，他定义了一种能够完全吸收所有辐射的理想物体，并称之为黑体。1896年发表了维恩公式，即维恩辐射定律，给出了这种确定黑体辐射的关系式，提供了描述和测量高温的新方法。虽然后来被证明维恩公式仅适用于短波，但维恩的研究使得普朗克能够用量子物理学方法解决热平衡中的辐射问题。 /p p style=" text-align: justify " 　　3. strong 弗朗西斯· 威廉· 阿斯顿 /strong ， strong 1922年诺贝尔化学奖 /strong ，汤姆逊和阿斯顿使用威廉· 维恩发明的方法，通过磁场使阳极射线的粒子发生偏转，并通过电场使具有不同电荷和质量的离子分隔开，发现了同位素。 /p p style=" text-align: justify " 　　4. strong 哈罗德· 尤里， /strong strong 1934年诺贝尔化学奖 /strong 1931年年底，尤里教授及其团队发现了重氢。根据尤里的建议，重氢被命名为DEUTERUM(中文译为氘)，符号D，在希腊语中是“第二”的意思。后来英、美的科学家们又发现了质量为3的tritium，中文译为氚，符号T,是具有放射性的另一重要氢同位素。 /p p style=" text-align: justify " 　　5. strong 乔治· 佩杰特· 汤姆生 /strong strong ， /strong strong 1937年诺贝尔物理学奖 /strong 证实电子是一种波而被授予诺贝尔物理学奖。 /p p style=" text-align: justify " 　　6. strong Hans Georg Dehmelt /strong ， strong 1989年诺贝尔物理奖 /strong ，发明离子阱技术。 /p p style=" text-align: justify " 　　7. strong 沃尔夫冈· 鲍尔，1989年诺贝尔物理奖 /strong ，发明离子阱技术,并于1947年成功建成一台6mev的电子螺旋加速器。 /p p style=" text-align: justify " 　　8. strong 小罗伯特· 卡尔，1996年诺贝尔化学奖 /strong ，发现C60。1985年9月与美国人斯莫利(R.E.Smalley)、英国人克鲁托(H.W.Kroto)一起，在氦气中气化石墨，产生碳原子束。从气化中他们获得了一些与含40-100个以上偶数碳原子相应的未知形式碳的谱线。从而他们发现了碳元素的第三种存在形式—C60(又称“富勒烯”“巴基球”)，他们命名为“富勒烯”。这种独特结构的发现创立了一个崭新的化学分支。为此，他与克罗托、斯莫利三人共获1996年诺贝尔化学奖。 /p p style=" text-align: justify " 　　9. strong 哈罗德· 克罗托，1996年诺贝尔化学奖 /strong ，发现C60)。 /p p style=" text-align: justify " 　　10. strong 里查德· 斯莫里，1996年诺贝尔化学奖 /strong ，发现C60)。 /p p style=" text-align: justify " 　　11. strong 中国化学家李远哲，1996年诺贝尔化学奖 /strong ，将交叉分子束实验方法应用于一般的化学反应，特别是研究较大分子的化学反应，并利用激光激发已被加速但尚未碰撞的分子或原子，以此控制化学反应的类型。 /p p style=" text-align: justify " 　　12. strong 约翰· 本内特· 费恩，2002年诺贝尔化学奖。 /strong 发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法。 /p p style=" text-align: justify " strong 　　13. strong 田中耕一 ，2002年诺贝尔化学奖 /strong ，发明基质辅助激光解吸离子化。 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 二. 有关同位素的基本概念 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " 1、同位素(Isotope): 具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素。 /span /p p style=" text-align: justify " 　　2、稳定同位素(Stable isotope) /p p style=" text-align: justify " 　　同位素可分为两大类：放射性同位素(radioactive isotope)和稳定同位素(stable isotope)。凡能自发地放出粒子并衰变为另一种同位素者为放射性同位素，无可测放射性的同位素是稳定同位素其中一部分是放射性同位素衰变的最终稳定产物。 /p p style=" text-align: justify " 　　3、同位素丰度(Isotope abundance) /p p style=" text-align: justify " 　　①绝对丰度：指某一同位素在所有各种稳定同位素总量中的相对份额。 /p p style=" text-align: justify " 　　②相对丰度：指同一元素各同位素的相对含量。例如12C=98.892%，13C=1.108%。大多数元素由两种或两种以上同位素组成， 少数元素为单同位素元素 例如19F=100% /p p style=" text-align: justify " 　　4、R值和δ值 /p p style=" text-align: justify " 　　①一般定义同位素比值R为某一元素的重同位素原子丰度与轻同位素原子丰度之比.例如D/H、13C/12C、34S/32S等，由于轻元素在自然界中轻同位素的相对丰度很高，而重同位素的相对丰度都很低，R值就很低且冗长繁琐不便于比较，故在实际工作中通常采用样品的δ值来表示样品的同位素成分。 /p p style=" text-align: justify " 　　②样品(sq)的同位素比值Rsq与一标准物质(st)的同位素比值(Rst)比较。比较结果称为样品的δ值其定义为： /p p style=" text-align: justify " 　　δ(‰)=(Rsq/Rst-1)× 1000 /p p style=" text-align: justify " 　　即样品的同位素比值相对于标准物质同位素比值的千分差 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 三. 常见同位素质谱仪分类: /strong /span /p p style=" text-align: justify " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " /span & nbsp img title=" 同位素质谱仪分类.png" alt=" 同位素质谱仪分类.png" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/7e26b4f3-9621-458b-b490-ee4ea2da4065.jpg" / /p p style=" text-indent: 2em " 此处列出部分在仪器信息网参展同位素仪： /p p style=" text-align: center " img title=" 赛默飞Delta V.jpg" alt=" 赛默飞Delta V.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/3044fd02-6b97-427e-b37e-765456c1a477.jpg" / /p p style=" text-align: center " 赛默飞 DELTA V Advantage气体同位素质谱仪 /p p 　　可与元素分析仪、GasBench、气相色谱或液相色谱等装置联用，用于测定C、N、S、H、O等多元素的稳定同位素比值，可用于食品安全、农业、环境、地质、海洋等领域，进行食品真实性鉴定、原产地判别以及环境污染物溯源等研究。 /p p 详情请点击： a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/C112805.htm" target=" _blank" https://www.instrument.com.cn/netshow/C112805.htm /a /p p style=" text-align: center " 　 img title=" Elementar isoprime.jpg" alt=" Elementar isoprime.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/32f67b6c-2e35-4b2a-8f7d-810262f5faad.jpg" / /p p style=" text-align: center " Elementar isoprime 100r稳定同位素质谱& nbsp /p p 　　100V超宽动态范围信号放大器，有利于高C:N， C:S 比样品的测定 离子源底置分子涡轮泵、源内磁铁以及氧化钍保护灯丝，确保离子源长期在零交叉污染、高灵敏度、长寿命下连续工作，提高质谱耐用性 可扩展多杯接收器，最多可扩展至10杯，用于二元同位素特征表征(clumped Isotope) 快速质谱峰跳跃，可以胜任CHNS四元素同时测定 标配皮拉尼真空规和潘宁真空规，实时反馈系统真空状态，进行自动诊断以及安全锁定保护 IonVantage质谱工作站软件，兼容可控全部外设，项目组管理模式，方法设定简便易行，支持脚本控制，增加第三方外设。 /p p 详情请点击： a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/C181402.htm" target=" _blank" https://www.instrument.com.cn/netshow/C181402.htm /a /p p style=" text-align: justify " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " /span & nbsp 其他未列入本文的仪器信息可点击此处了解： a href=" https://www.instrument.com.cn/zc/49.html" target=" _blank" https://www.instrument.com.cn/zc/49.html /a /p p style=" text-align: justify " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /strong /span /p p style=" text-align: justify " & nbsp /p

仪器信息网讯 2013年11月22日-25日，全国无机及同位素质谱学学术会议在昆山举行。来自高校、科研院所、国家自然科学基金委、企业的近200名专家学者参加了此次会议。 　　本次会议由中国质谱学会主办，无机质谱专业委员会、同位素质谱专业委员会、质谱仪器与教育专业委员会承办，江苏天瑞仪器股份有限公司为此次会议的协办单位。 会议现场 北京师范大学教授谢孟峡主持会议 中国质谱学会理事长李金英致开幕辞 天瑞仪器董事长刘召贵致开幕辞 　　本次无机及同位素质谱会议的报告内容主要聚焦于以下几个方面： 　　(1)仪器应用：南京大学陈洪渊院士、清华大学教授张新荣认为在生命科学领域，无机质谱技术将大有用武之地 北京离子探针中心刘敦一、南京大学教授蒋少涌等专家介绍了无机质谱技术在地学研究领域的最新进展 钢铁研究总院王海舟院士介绍了无机质谱在材料基因组计划及表征平台中的应用机遇。 　　(2)仪器研发：来自核工业地质研究院郭冬发、复旦大学教授杨芃原、哈尔滨工业大学周志权、厦门大学何坚、东华理工大学陈焕文、中国原子能科学研究院姜山、西北核技术研究所韦冠一、中国地质科学院杨之青等专家学者介绍了在质谱仪器研发方面所做的工作，如质谱仪模块化电子系统的设计、栅网电极离子阱质量分析器的研制、磁-电-四极杆级联质谱中的离子光学设计、离子轨迹的调控技术和模块化等。会议中不少专家对于国产质谱仪器的发展提出了宝贵的意见。 　　(3)样品引入：今年是第一台商品化ICP-MS问世30周年。ICP-MS经过30年的发展取得了飞速的进步，由于它具有线性范围宽、检出限低、分析速度快等优点，已经成为了重要的元素分析手段。但不可忽视的是样品引入仍然是其应用当中相对薄弱的一个环节，会议中四川大学教授侯贤灯、清华大学邢志、厦门大学杭伟分别作了无机质谱进样技术研究的报告。 　　会议设置了墙报展，并评选了3篇优秀墙报及8个优秀口头报告。 优秀墙报、优秀口头报告获奖者与专家合影 　　另外，天瑞仪器、安捷伦科技、赛默飞、珀金埃尔默、埃地沃兹贸易、滨海正红塑料等公司参加了此次会议。天瑞仪器周立做了ICP-MS 2000在环境土壤监测中的应用、气质联用仪在环境VOC监测中的应用 安捷伦陈玉红做了ICP-MS技术的发展趋势及应用的报告，邓磊介绍了安捷伦在质谱应用当中全新的真空解决方案 赛默飞陆文伟介绍了等离子体质谱中离子动能与动能歧视效应，杨列坤介绍了多接收同位素质谱新技术进展及应用 珀金埃尔默朱敏做了UCT-ICP-MS在海水重金属监测中的应用报告。 中国质谱学会与天瑞仪器组织的开幕晚宴 与会人员合影 相关新闻： 　　2013全国无机及同位素质谱会议上的仪器厂商 　　http://www.instrument.com.cn/news/20131125/117832.shtml 　　陈洪渊、张玉奎入选为美国分析化学杂志编委 　　http://www.instrument.com.cn/news/20131125/117838.shtml 　　张新荣:ICP-MS在生命科学领域大有用武之地 　　http://www.instrument.com.cn/news/20131128/118123.shtml

2010年全国质谱大会曁第三届世界华人质谱研讨会--无机同位素及质谱技术专场 　　由中国质谱学会、美国华人质谱学会、台湾质谱学会、香港质谱学会共同举办的“2010年全国质谱大会曁第三届世界华人质谱研讨会”的分会“无机同位素及质谱技术专场”于8月1日上午召开，由于会议内容涉及到新型质谱技术的开发、质谱技术的新应用而吸引了众多的观众，现将主要报告内容摘录如下。 　　中国计量科学研究院 王军 　　报告题目：非传统同位素体系计量标准研究 　　国外有证非传统同位素标准物质因其研制时间早，在应用中占主导地位。目前非传统同位素标准物质存在的问题：有限的元素同位素标准物质商品化 部分已经供应不足 质谱仪测量精密度的提高(0.0002%)推荐同位素组成变异研究，传统的测量模式导致标准物质的不确定度0.2%-0.02% 提高同位素标准物质的品质，关键是提高研制的技术含量 在目前的同位素标准物质不确定度水平上，在降低1-2个数量级。 　　 PerkinElmer公司 姚继军 　　报告题目：ICP-MS分析复杂样品长期稳定性的影响因素 　　复杂样品涉及土壤、矿石、冶金材料、高盐样品、生物样品、有机样品等。姚继军分析了进样的各个环节影响长期稳定性的影响因素，如泵管、锥、控温、离子透镜等方面。“锥”是影响长期稳定及检测结果的重要因素之一，在检测过程中，Na、K、Mg等易电离元素很难沉积在锥口上，而金属基体以及硅酸盐德国那则容易沉积在锥口上，导致锥口变小，从而影响到仪器的稳定性。姚继军还介绍了各种锥的适用范围。 　　 西安核技术研究所 朱凤蓉 　　报告题目：钚气溶胶直接进样ICP-MS快速分析技术-6级高效过滤器后钚气溶胶的定量 　　经典理论认为，气溶胶通过虑材时，微粒被捕集的机理主要有惯性碰撞、拦截、扩散、重力沉积及静电吸引等。气溶胶直接进样，由ICP-MS进行钚的识别容易，但是要定量分析气溶胶则困难较多，主要时效率标定困难。朱凤蓉所在实验室研发了钚气溶胶直接进样ICP-MS快速分析技术，用外加雾化气溶胶实时标定ICP-MS的灵敏度，用天然铀单粒子验证了方法的可靠性。 　　 岛津分析技术研发(上海)有限公司 蒋公羽 　　报告题目：Tandem Mass Analysis using Quadrupole and Linear Ion Trap　Analyzers 　　在报告中展示了一种利用离子阱前的四级杆对样品离子初步筛选，利用四极杆与离子阱间的的直流电位差加速离子使其碎裂的串联质谱方法。高能量条件下本方法所得子离子谱与三重四极杆仪器子离子谱图相似，有利于进行谱库查询及定性、定量检测。 　　 中国原子能科学研究院 赵永刚 　　报告题目：核取证--质谱技术应用新领域 　　核能利用主要在两个方面：核子武器和核能发电。“核不扩散条约”是核能利用的国际规则。质谱技术在核取证过程具有非常重要的作用，主要有TIMS、ICP-MS、GD-MS、GC-MS。核取证的作用正被越来越多国家和国际组织认可，相关投资正逐步加大，核取证是需要多学科共同介入的技术过程，质谱技术有明确的应用需求。 　　 核工业北京地质研究院 郭冬发 　　报告题目：铀资源勘查质谱技术新进展 　　铀资源勘查需要高效的灵敏的技术，涉及到多种质谱技术，ICP-MS、GC-MS、二次离子质谱、热电离离子质谱等、稳定同位素、惰性气体质谱等。典型的应用是铀分量地球化学勘探，铀浓缩物微量元素分析 判定工艺质量和取证。难溶元素的分析使用激光ICP-MS，同位素示踪用TIMS和GMS。 　　西安核技术研究所 翟利华 　　报告题目：欧姆加热的热腔离子源与磁质谱的匹配及初步实验结果 　　报告中主要介绍了热腔离子源的主要特点和可能的用途、欧姆加热+磁质谱的利弊、离子源的设计、离子透镜的优化、以及初步的离子源效率实验。对铀的系统探测和离子源效率实验结果表明：离子源对铀的效率约为4-8%，通过扫描离子束大致判断通过率约为20-30%,通过率还有较大的改进余地。 　　 中国计量科学研究院 江游 　　报告题目：大气压接口-单四极杆和线性离子阱质谱仪的研制 　　报告中主要介绍了大气压接口-单四极杆和线性离子阱质谱仪的研制两种仪器的研制情况。大气压接口-单四极杆应用范围：(1)液相色谱-质谱联用：ESI、nano-ESI、APCI、APPI等离子源。(2)常压原位分析：DESI、DBDI、DART等。(3)质量分析器：Ion Trap、Qaudrupole、TOF等。 　　 中国计量科学研究院化学所 黄泽健 　　报告题目：基于离子阱技术的便携式质谱仪研制 　　报告中介绍了课题组关于气相色谱四极杆质谱联用仪的研制情况，经过原理样机、科研样机，已经研制出了产品样机。便携式叠型场离子阱质谱仪已经发布，涉及的关键部件和关键模块：RF电源、测控系统、小信号放大器AC驱动模块等 在机械部分成功研制了RIT离子阱、四极杆、离子源(EI、ESI、CI、GDEI、DESI、DBDI等)。 　　 广州禾信分析仪器有限公司 周振 　　报告题目：气溶胶质谱及飞行时间质谱技术新进展 　　单颗粒气溶胶质谱检测技术优势：(1)基于单颗粒分析技术：颗粒物的粒径信息、化学成分信息同时得到测量 (2)分析速度快：多种成分同时测量 (3)高时间分辨率：现场实时分析，可以捕捉气溶胶的舜时变化 (4)更完整的反映颗粒物信息：不会造成易挥发性和强吸附性组分造成的误差。周振在报告中展示了最新研发成功的单颗粒气溶胶质谱仪SPAMS，该仪器具有体积小、实现野外检测、按要求做功能定制、维护方便。已积累了70万个同时含有颗粒物粒径和正负图谱颗粒信息。 　　 华质泰科生物技术有限公司 刘春胜 　　报告题目：DART® -MS 实时直接分析质谱：升级您的液质联用LC/MS 　　报告中首先介绍了DART这一新型具有突破性的离子化技术的基本原理。目前用户要求样品的检测越快越好，但是中间包括了样品的制备、分离以及各种参数的调整，对于现场的操作人员，使用起来相对困难。相对于电喷雾，DART具有更多的优点，甚至不需要样品前处理，实验过程中只需要便宜的氮气就可以。DART和质谱仪之间，能够在大气压下直接分析固体、液体、或气体样品。 DART® -MS 实时直接分析质谱具有高分辨率、高特异性，能直接分析货币、食物、药片和衣物等样品。目前商品化的只有DESI和DART。操作非常简便，DART® -MS可以用有线或者无线，Iphone或Ipod进行控制。