Ano ang isang isotope ratio mass spectrometer?

Ang isang isotope ratio mass spectrometer (IRMS) ay isang instrumento na sumusukat sa mga ratios ng iba't ibang mga isotop ng mga partikular na elemento.Ang lahat ng mga elemento ay may mga isotop na naiiba sa isa't isa lamang sa bilang ng mga neutron sa nucleus, na nagbibigay sa kanila ng iba't ibang mga timbang ng atom.Ang prinsipyo sa likod ng isotope ratio mass spectrometer ay upang pag -iba -iba ang mga isotop batay sa kanilang iba't ibang mga masa at matukoy ang mga ratios sa pagitan ng mga pares ng mga isotopes.Ang aparatong ito ay maaaring magbigay ng mahahalagang impormasyon tungkol sa edad at pinagmulan ng isang sample ng materyal.Ang isotope ratio mass spectrometer ay may mga aplikasyon sa maraming mga lugar, kabilang ang geology, biology at forensic science.

Ang disenyo ng isotope ratio mass spectrometer ay maaaring magkakaiba, ngunit sa pangkalahatan, sinusunod nila ang parehong pangunahing mga prinsipyo.Magkakaroon ng isang inlet kung saan ipinakilala ang sample, na humahantong sa isang silid ng pagkasunog kung saan ang materyal ay na -convert sa isang gas, marahil sa ilang mga paraan ng paghihiwalay ng iba't ibang mga gas na maaaring magawa.Ang yugtong ito ay nagko -convert din ng mga kumplikadong biological na materyales sa mga simpleng compound na kinakailangan para sa pagsusuri, tulad ng carbon dioxide (CO ₂ ), tubig (H ₂ O) at nitrogen (n ₂ ).Ang nagresultang gas ay pinakain sa isang silid ng ionization kung saan ito ay ionized ng isang sinag ng mga electron.Ang ionized gas ay pagkatapos ay nakatuon bilang isang sinag sa isang lugar ng paghihiwalay ng masa, kung saan ang isang electromagnet ay ginagamit upang ma -deflect angAng mga kolektor na bumubuo ng mga de -koryenteng signal na proporsyonal sa bilang ng mga ions na napansin.Ang mga ion ng mas magaan na isotopes ay mas ma -deflect nang higit pa sa magnetic field kaysa sa mga mas mabibigat, kaya ang mga kolektor ay nakaposisyon nang naaayon.Kaya, ang mga kamag -anak na proporsyon ng iba't ibang mga isotopes ay maaaring kalkulahin.

Ang mga sample ay dapat na ihanda bago ipakilala sa isotope ratio mass spectrometer.Sa kaso ng mga biological na sangkap, halimbawa, ang mga sample ay maaaring nasa anyo ng mga dahon, lupa o iba pang materyal na hindi homogenous.Ang solidong materyal ay karaniwang tuyo at lupa sa isang pinong pulbos.Ang mga sample ng likido ay maaaring matuyo o mahihigop sa maliliit na solidong materyal.Bago isagawa ang isang pagsusuri ng ratio ng isotope, ang pagkakalibrate gamit ang mga materyales ng kilalang elemento at mga ratios ng isotope ay karaniwang isasagawa.Bagaman ang iba't ibang mga isotop ng isang elemento ay may parehong mga katangian ng kemikal, ang iba pang mga kadahilanan tulad ng kadaliang kumilos at pagkasumpungin ay naiimpluwensyahan ng masa ng mga isotopes.Dahil sa mga pagkakaiba -iba na ito, ang iba't ibang mga proseso ng geochemical at biochemical ay maaaring mag -concentrate o maubos ang mga partikular na isotopes na nauugnay sa kanilang mga halaga ng background, isang kababalaghan na kilala bilang isotopic fractionation.Halimbawa, ang fotosintesis ay nagreresulta sa isang maliit ngunit makabuluhang pag-ubos ng isotope carbon-13 na may kaugnayan sa kapaligiran.ng isang sample.Posible gamit ang isang isotope ratio mass spectrometer upang matukoy kung ang isang materyal ay may organikong pinagmulan at kahit na, sa ilang mga kaso, upang matukoy ang lugar na heograpiya kung saan nagmula ito.Maaari itong magamit sa forensic science.Halimbawa, ang mga halimbawa ng mga iligal na gamot ay maaaring masubaybayan pabalik sa kanilang mga pinagmulan at mga sample ng lupa na kinuha mula sa isang suspek ay maihahambing na isotopically sa mga mula sa isang eksena sa krimen.upang siyasatin ang klima ng mundo sa mga nakaraang panahon.Ang mga rate ng pag-aalsa at pag-aalis ng mga isotopes ng carbon at oxygen sa pamamagitan ng mga organismo na bumubuo ng shell ay nag-iiba ayon sa klima.Ang mga ratios ng isotope ng fossilized ay nananatilis ng mga organismo na ito ay maaaring magamit upang makakuha ng impormasyon tungkol sa mga klimatiko na kondisyon kapag sila ay buhay.

sa geology, ang radiometric dating ay isang mahalagang aplikasyon para sa isotope ratio mass spectrometer.Ang mga ratios ng isotope ng ilang mga elemento ng metal ay maaaring magamit upang matukoy ang edad ng isang sample ng bato.Kapag nabuo ang bato, maglalaman ito ng ilang mga radioactive isotopes.Ang mga pagkabulok sa iba pang mga isotopes, alinman sa parehong elemento o, mas madalas, isang iba't ibang elemento, sa isang kilalang rate.Ang ratio ng orihinal at mdash;o "Magulang" mdash;Isotope sa Decay Product Mdash;o "anak na babae" mdash;Ang isotope ay maaaring magamit upang matukoy ang edad ng bato.