Hva er et isotopforhold massespektrometer?

Et isotopforhold massespektrometer (IRM) er et instrument som måler forholdet mellom forskjellige isotoper av bestemte elementer.Alle elementer har isotoper som bare skiller seg fra hverandre i antall nøytroner i kjernen, noe som gir dem forskjellige atomvekter.Prinsippet bak isotopforholdet massespektrometer er å skille isotoper på grunnlag av deres forskjellige masser og bestemme forholdet mellom isotoper.Denne enheten kan gi viktig informasjon om alder og opprinnelse til et utvalg av materiale.Isotopforholdet massespektrometer har applikasjoner på mange områder, inkludert geologi, biologi og rettsmedisinske vitenskap.

Utformingen av isotopforhold massespektrometre kan variere, men generelt følger de de samme grunnleggende prinsippene.Det vil være et innløp der prøven blir introdusert, noe som fører til et forbrenningskammer der materialet blir konvertert til en gass, muligens med noen måter å skille forskjellige gasser som kan produseres.Dette stadiet konverterer også komplekse biologiske materialer til de enkle forbindelsene som er nødvendige for analyse, for eksempel karbondioksid (CO ₂ ), vann (H ₂ O) og nitrogen (N ₂ ).Den resulterende gassen mates inn i et ioniseringskammer der det blir ionisert av en elektronstrål.Den ioniserte gassen fokuseres deretter som en bjelke inn i et masseseparasjonsområde, der en elektromagnet brukes til å avlede ionene, slik at forskjellige isotoper vil bli separert i henhold til massene deres.

Etter å ha passert gjennom masseseparasjonsområdet, er ionene nå i henhold til massene.samlere som genererer elektriske signaler proporsjonale med antall oppdagede ioner.Ioner av de lettere isotopene vil ha blitt avledet mer av magnetfeltet enn de tyngre, så samlerne vil bli plassert deretter.Dermed kan de relative proporsjonene av forskjellige isotoper beregnes.

Prøvene må utarbeides før de blir introdusert i isotopforholdets massespektrometer.Når det gjelder biologiske stoffer, for eksempel, kan prøvene være i form av blader, jord eller annet ikke-homogent materiale.Fast materiale vil vanligvis bli tørket og malt til et fint pulver.Væskeprøver vil enten bli tørket eller absorbert på porøst fast materiale.Før utførelse av en isotopforholdsanalyse vil kalibrering ved bruk av materialer av kjente element- og isotopforhold vanligvis utføres.

De totale forholdene mellom stabile isotoper av et gitt element på jorden ble fikset på tidspunktet for planetens formasjon.Selv om forskjellige isotoper av et element har de samme kjemiske egenskapene, påvirkes andre faktorer som mobilitet og volatilitet av isotopenes masser.På grunn av disse forskjellene kan forskjellige geokjemiske og biokjemiske prosesser konsentrere eller tømme bestemte isotoper i forhold til deres bakgrunnsverdier, et fenomen kjent som isotopisk fraksjonering.For eksempel resulterer fotosyntesen i en liten, men betydelig uttømming av isotopkarbon-13 i forhold til atmosfæren.

Forskjeller i forholdet mellom isotoper av elementer som karbon, oksygen, nitrogen og andre kan gi viktig informasjon om opprinnelsen og historienav en prøve.Det er mulig å bruke et isotopforhold massespektrometer for å bestemme om et materiale er av organisk opprinnelse og til og med, i noen tilfeller, for å finne det geografiske området der det oppsto.Dette kan være til nytte i rettsmedisinsk vitenskap.For eksempel kan prøver av ulovlige medisiner spores tilbake til deres opprinnelse, og jordprøver hentet fra en mistenkt kan sammenlignes isotopisk med de fra en kriminå undersøke jordens klima i tidligere tider.Hastighetene for opptak og avsetning av karbon- og oksygenisotoper ved skalldannende marine organismer varierer i henhold til klimaet.Isotopforholdene til fossilisert gjenstårS av disse organismer kan dermed brukes til å få informasjon om de klimatiske forholdene når de var i live.

I geologi er radiometrisk datering en viktig anvendelse for isotopforholdet massespektrometer.Isotopforholdene til visse metalliske elementer kan brukes til å bestemme alderen til en bergprøve.Når det dannes rock, vil den inneholde noen radioaktive isotoper.Disse forfaller til andre isotoper, enten av det samme elementet eller mer vanlig, et annet element, med en kjent hastighet.Forholdet mellom originalen mdash;eller “foreldre” mdash;isotope til forfallsproduktet mdash;eller “datter” mdash;Isotop kan dermed brukes til å bestemme bergets alder.