Máy quang phổ khối tỷ lệ đồng vị là gì?

Máy quang phổ khối tỷ lệ đồng vị (IRMS) là một công cụ đo lường tỷ lệ của các đồng vị khác nhau của các nguyên tố cụ thể.Tất cả các yếu tố có các đồng vị khác nhau chỉ trong số lượng neutron trong nhân, cho chúng trọng lượng nguyên tử khác nhau.Nguyên tắc đằng sau máy quang phổ khối tỷ lệ đồng vị là để phân biệt các đồng vị trên cơ sở khối lượng khác nhau của chúng và xác định tỷ lệ giữa các cặp đồng vị.Thiết bị này có thể cung cấp thông tin quan trọng về độ tuổi và nguồn gốc của một mẫu vật liệu.Máy quang phổ khối tỷ lệ đồng vị có các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm địa chất, sinh học và khoa học pháp y. Thiết kế máy quang phổ khối tỷ lệ đồng vị có thể thay đổi, nhưng nhìn chung, chúng tuân theo các nguyên tắc cơ bản tương tự.Sẽ có một đầu vào trong đó mẫu được giới thiệu, dẫn đến một buồng đốt trong đó vật liệu được chuyển đổi thành khí, có thể với một số phương tiện tách các loại khí khác nhau có thể được tạo ra.Giai đoạn này cũng chuyển đổi các vật liệu sinh học phức tạp thành các hợp chất đơn giản cần thiết để phân tích, chẳng hạn như carbon dioxide (CO

2), nước (H

2

O) và nitơ (N _{2).Khí thu được được đưa vào một buồng ion hóa nơi nó được ion hóa bởi một chùm electron.Khí ion hóa sau đó được tập trung như một chùm thành một khu vực phân tách khốiBộ sưu tập tạo ra tín hiệu điện tỷ lệ thuận với số lượng các ion được phát hiện.Các ion của các đồng vị nhẹ hơn sẽ bị lệch bởi từ trường hơn so với các đồng vị nặng hơn, vì vậy các nhà sưu tập sẽ được định vị tương ứng.Do đó, tỷ lệ tương đối của các đồng vị khác nhau có thể được tính toán. Các mẫu phải được chuẩn bị trước khi được đưa vào máy quang phổ khối tỷ lệ đồng vị.Ví dụ, trong trường hợp của các chất sinh học, các mẫu có thể ở dạng lá, đất hoặc vật liệu không đồng nhất khác.Vật liệu rắn thường sẽ được sấy khô và nghiền thành bột mịn.Các mẫu chất lỏng sẽ được sấy khô hoặc hấp thụ vào vật liệu rắn xốp.Trước khi thực hiện phân tích tỷ lệ đồng vị, việc hiệu chuẩn sử dụng các vật liệu của nguyên tố đã biết và tỷ lệ đồng vị thường sẽ được thực hiện. Các tỷ lệ tổng thể của các đồng vị ổn định của bất kỳ nguyên tố nào trên trái đất đã được cố định tại thời điểm hình thành hành tinh.Mặc dù các đồng vị khác nhau của một nguyên tố có cùng tính chất hóa học, các yếu tố khác như tính di động và biến động bị ảnh hưởng bởi khối lượng đồng vị.Do những khác biệt này, các quá trình địa hóa và sinh hóa khác nhau có thể tập trung hoặc làm giảm các đồng vị đặc biệt so với các giá trị nền của chúng, một hiện tượng được gọi là phân đoạn đồng vị.Ví dụ, quang hợp dẫn đến sự suy giảm nhỏ nhưng đáng kể của carbon-13 đồng vị so với khí quyển.của một mẫu.Có thể sử dụng máy quang phổ khối tỷ lệ đồng vị để xác định xem một vật liệu có nguồn gốc hữu cơ hay không và trong một số trường hợp, để xác định chính xác khu vực địa lý nơi nó bắt nguồn.Điều này có thể được sử dụng trong khoa học pháp y.Ví dụ, các mẫu thuốc bất hợp pháp có thể được truy nguyên từ nguồn gốc của chúng và các mẫu đất được lấy từ một nghi phạm có thể được so sánh về mặt đồng vị với các trường hợp từ hiện trường vụ án.để điều tra khí hậu của trái đất trong thời gian qua.Tỷ lệ hấp thu và lắng đọng của các đồng vị carbon và oxy bằng các sinh vật biển hình thành vỏ khác nhau tùy theo khí hậu.Tỷ lệ đồng vị của hóa thạch vẫn cònDo đó, các sinh vật này có thể được sử dụng để có được thông tin về các điều kiện khí hậu khi chúng còn sống.}

Trong địa chất, hẹn hò bằng phép đo phóng xạ là một ứng dụng quan trọng cho máy quang phổ khối tỷ lệ đồng vị.Tỷ lệ đồng vị của các nguyên tố kim loại nhất định có thể được sử dụng để xác định tuổi của mẫu đá.Khi đá được hình thành, nó sẽ chứa một số đồng vị phóng xạ.Những sự phân rã này thành các đồng vị khác, một trong những nguyên tố giống nhau hoặc, phổ biến hơn là một yếu tố khác, với tốc độ đã biết.Tỷ lệ của bản gốc mdash;hoặc cha mẹ của người Viking mdash;đồng vị cho sản phẩm phân rã mdash;hoặc con gái của người Viking mdash;Do đó, đồng vị có thể được sử dụng để xác định tuổi của đá.