气体稳定同位素比质谱仪Thermo Delta V Advantage介绍

气体稳定同位素比质谱仪介绍（Thermo Delta V Advantage）

清华大学环境学院公共研究平台文彦杰

2012年3月22日

Thermo Delta V Advantage 同位素质谱介绍清华大学环境学院文彦杰

一、概述

1.1 硬件部分

第一部分——质谱（桌面以下）

测：N2O、CO2，H2、CO，N2，SO2→ 计算出H、C、N、O、S同位素比第二部分——强大的前处理附件（桌面以上）

又分为三个独立部分（由左向右）：

Precon（气体混合物中N2O、CH4、CO2的C、N同位素比）→ N2O、CO2 EA/HT（液体样品中的H、O同位素比）→ H2、CO

（固态样品中C、N、S同位素比）→ N2、CO2、SO2

GC-Isolink（液态有机物中C、N同位素比）→ N2、CO2

（顶空进样，无机气体中C、N同位素比）→ N2、CO2

Thermo Delta V Advantage 同位素质谱介绍清华大学环境学院文彦杰

1.2 操作软件

操作界面概览：

二、Flash EA/HT

2.1 概述

2.1.1 可分析物质

①固体进样，固体自动进样盘——无机或有机固体样品中总氮、总碳、总硫、总氢、总氧的同位素比。

②液体进样，液体自动进样器——水或其它液体样品中总氢、总氧的同位素比。

2.1.2 流路

快速燃烧模式：产生和分离N2、CO2、SO2

高温裂解模式：产生和分离H2和CO

2.2 D/H和18O/16O的测定

高温裂解模式：

裂解管定量高温转换，1320℃，迅速定量地把样品中氧和氢转换为CO和H2。

CO和H2通过恒温色谱柱分离，按时间顺序进入质谱仪的离子源，被高速电子打为带电离子H2+（或CO+），通过磁场分离，被法拉第杯收集到2、3质量数的H2+（而后，收集到28、29、30质量数的CO+）。

特点：

陶管，内套玻璃碳管，内填充玻璃化碳粒。

陶管含氧，必须不能与样品气接触，以免发生氧交换。

实现单次同时测定D/H和18O/16O同位素比值。

亚微升进样量，5-6min测定完成。

应用：

有机物的H、O分析

H2O的同位素比分析

硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐的O同位素分析

硝酸盐的N、O同位素分析

页硅酸盐、闪石的H同位素分析

2.3 13C/12C、15N/14N和36S/34S的测定

快速燃烧模式：

固态有机物由固体进样盘进入燃烧管，转化为N2、CO2、SO2，经GC分离，进入IRMS。

特点：

氧气在预先设定的时刻自动注入反应炉，保证样品定量转换。

测量样品中的某元素总量的同位素比。

样品被锡杯包好，落入反应炉后燃烧。

燃烧产生N2和CO2，可能产生的N x O被燃烧管中的Cu还原为N2。

燃烧产物去除水分后，流入色谱柱进行分离。而后进入离子源，磁场分离后进入收集器。

15N/14N和13C/12C同位素比，连续测试。

备注：

调节氧气的注入量，确保不同类型样品的最佳反应和燃烧管的最经济使用。

更换燃烧管填料后，应用于34S/32S的测定。

称样量：N 40μg C 80μg（绝对含量）

也可用于测定N、C、H、O、S的元素重量百分比：完整的热导检测器TCD 和专用的Eager300软件。

2.4 结果图举例

①固体进样，C、N同时测，中间跳峰

②液态进样，H、O同时测，中间跳峰

③固态进样，N同位素测定（后边峰为CO+峰）

④固态进样，C同位素测定

三、GC-Isolink

液态有机混合物先经过GC分离，然后进入毛细管微反应器转化为相应气体，再进入质谱检测。

与EA的区别之一：先GC分离再转化为相应气体，还是先转化为相应气体再GC分离→即“总元素同位素比与特定化合物元素同位素比”的差别。

3.1 定量高温燃烧

960℃，转化为CO2、N2、H2O（被在线去除），进入质谱。

流路：

有机混合物→GC

→各种组分按时间顺序流出GC（GC流出的溶剂，先被反吹，其后出来的组分才进入燃烧炉）

→毛细管燃烧反应器960℃→CO2、N2、H2O、N x O

→Ni/NiO（毛细管反应器的内置，将N x O转化为N2）→CO2、N2、H2O

→尼龙膜→CO2、N2

→测N2则将Trap放入液氮冷阱，CO2被冻住（以防止CO2进入离子源产生的CO+影响N2+的测定）

→N2顺利流过Trap，进入IRMS

3.2 定量高温裂解

有机H，1450℃，转化为H2。有机O，1280℃，转化为CO。

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3.3 结果图举例

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四、PreCon

4.1 流路及原理

N2O （空气中含量0.3ppm）

→化学阱（烧碱石棉+Mg(ClO4)2）

He流速10-15 ml/min

CO2和H2O被吸收

→N2O及除CO2和H2O之外的气体，正常流过Trap1

→流过Combustion Furnace（此炉测定CH4时用到，测定N2O时室温即可。必须保证温度小于200℃，以防N2O被还原为N2）

→Trap2自动放入液氮冷阱中，N2O被冻住，以富集。其它气体流过Trap2，