稳定同位素比例质谱仪(IRMS)的原理和应用
同位素质谱计工作原理
同位素质谱计是用来测定同位素比 值的精密仪器。它是在一密闭的真空系 统内，通过仪器内的离子源将待测样品 变为带电离子，这些离子在一高压电场 力的作用下获得了能量，经聚焦、整形 成一束截面为矩形的离子束，定向射入 一个固定的磁场内（称为磁分离器）。
带电粒子在磁场内高速运动，导致 它们的运动轨迹发生偏转。样品的质量 数（M）、电荷（e）、高压（V）、磁 场强度（H）以及粒子偏转运动的曲率 半径（R），存在以下关系：
Ⅲ 磁分离器（separating magnet）
MAT261质谱计采用扇形对称式均匀磁场作为质量分析 器，称之为磁分析器。扇形磁场是由一对电磁铁的扇形极 靴而构成。极靴之间有一定的间隙(叫做磁隙)，它是离子 发生偏转的通道部分，是主要利用的磁场空间。径向聚焦 是磁场的主要特性，当离子束按一定角度射入均匀扇形磁 场后，在磁场力的作用下，粒子束发生偏转运动，使不同 质荷比的离子按照大小分离开来，射出磁场，到达接收器 就能实现相同质荷比离子聚焦在一起。
分析系统（analyzer system）
Ⅱ 样品转盘（magazine drive） 样品转盘的功能就是选择分析样品，当做完 一个样品后，通过它选择下一个样品来进行分析； 或者可以选择任一个样品进行分析，同时，它还 具有辅助离子聚焦的作用（MAGAZINE FOCUS）。
分析系统（analyzer system）
分析系统（analyzer system）
Ⅰ 离子源（ion source）
结构上分为单金属带（如Pb样），双金属带（如Sr 样）。单带直接通电流加热使样品蒸发、电离。双带是在 单带的基础上，附加一个电离带，蒸发和电离彼此分开， 温度可以分别调节。样品带用来加热样品至最合适的蒸发 温度，而电离带却处在实际允许的最高温度下工作，以便 既获得强的离子流，又不激烈蒸发样品，保持离子流的稳 定性。当蒸发出来的样品原子(分子)碰撞灼热的电离带表 面时，一部分原子(分子)由于失去或得到电子而被电离。 其电离效率比单带源高得多。
稳定同位素比技术用于橄榄油的掺假鉴定
第42卷第2期2021年3月Vol42No2Mar2021质谱学报JournalofChinese MassSpectrometrySociety稳定同位素比技术用于橄榄油的掺假鉴定马玉华】，唐方东2,刘佳煜2,忻智炜2,曾友石r杜林1，刘卫1 !1.中国科学院上海应用物理研究所，上海201800'.上海市计量测试技术研究院，上海201203）摘要：市场上橄榄油掺假现象屡禁不止，传统鉴定方法存在局限性％本研究利用元素分析仪-稳定同位素比质谱仪（elemental analyzer-isotope ratio mass spectrometer,EA-IRMS）对市场上常见的7种植物油进行氢、碳稳定同位素比值检验，并对测量结果进行显著性差异分析，同时分析橄榄油中氢、碳稳定同位素比值的相关性。
结果表明：橄榄油中&D范围为一146.78%。
——125.30%D,13C范围为一29.72%。
——28.59%。
，与其他品类植物油中氢稳定同位素比值差异显著（P V0.05）,与除葵花籽油、野山茶油外的植物油中碳稳定同位素比值差异显著（P V0.05）;且橄榄油中氢、碳稳定同位素比值具有较强的相关性（Peasods r=0.904）计算模拟豆油、玉米油对橄榄油掺假的情况，结果表明，氢、碳稳定同位素比结合分析最低能检测出玉米油掺假10%、豆油掺假30%以上的情况％该研究可为橄榄油的掺假鉴定提供方法参考％关键词：稳定同位素比质谱仪（isotope ratio mass spectrometer,IRMS）；橄榄油；掺假鉴定中图分类号:O657.63文献标志码:A文章编号：10042997（2021）02018908doi：10.7538/zpxb.2020.0042开放科学（资源服务）标识码（OSID）:Olive Oil Adulteration IdentificationUsing Stable Isotope Ratio TechniqueMA Yu-hua1,TANG Fang-dong2,LIU Jia-y u z,XIN Zhi-wei2,ZENG You-shi1,DU Lin1,LIU Wei1(1.Shanghai Institute of Applied Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai201800,China；2.Shanghai Institute of Bleasurement and Testing Technology,Shanghai201203,China)Abstract:Olive oil adulteration issue on the market emerges in an endless stream.Sta-bleisotoperatiotechniquecanbee f ectivelyusedfortheadulterationidentificationof oliveoil Inthisresearch"isotoperatiodi f erencesbetweenoliveoilandothervegetable edible oils were investigated Sevencommonvegetableedibleoils wereco l ectedfrom markets Stablehydrogenandcarbonisotoperatiosofselectededibleoilsweremeasured byelementalanalyzer-isotoperatio massspectrometer(EA-IRMS)The correlation betweenthehydrogenandcarbonstableisotoperatiosinoliveoilwasalsoanalyzed收稿日期20200413修回日期：2020-05-27基金项目：加速器质谱测量树木年轮中氚的样品制备及应用研究（11705265）基于同位素技术研究氚化氢在土壤中的转化机理（1906164）上海市质量技术监督局科技计划项目（01701）资助作者简介：马玉华（1991—），女（汉族），山东人，助理研究员，从事核技术及应用％E-mail：mayuhua@通信作者：杜林（1987—），男（汉族），山东人，助理研究员，从事核技术及应用％E-mail：***************.cn 刘卫（1966—），男（汉族），湖南人，研究员，从事核技术及应用。
元素分析仪与稳定同素质谱仪联用—ESIRMS操作
子源应关闭 Source Off）； • 开启离子源 Source On，显示高压[HV] 读数（KV）； • 一般在待机状态下当前配置设为ConFloIV和CO2 模式，显示
CO2m/z 44, 45, 46电压信号（mV）； • 峰对中和自动聚焦：通入CO 2 参考气，进行1~2次峰对中
• sets拖入Source中，将Continuous Flow sets（例如， ConFlo IV + Flash HT + AS3000）拖入Capillary中。
• 外围设备（Peripherals）：Dual Inlet, ConFlo IV, Flash HT, GC IsoLink, LC IsoLink, GasBench, etc.
0.1 μL 7. Identifier1, Identifier 2, Comment, Preparation：用于自定义样品明细 8. Method：从下拉列表中选择合适的IRMS方法
（三）运行测试： • 选中目标序列（用鼠标拖拽Sequence 界面第一列
的目标序号即选中） • 点击“Start”按钮 • 弹出Start Sequence 对话框 • Results 结果输出： ① 文件夹路径和命名：建议存储在默认路径下
六、EA-IRMS应用
1. 装样 将新鲜样品烘干，磨碎，称重，锡囊包裹，装入固体自动 进样器的样品盘里。
• 称重原则：确保样品气峰高与参考气峰高尽量一致（均设在 6000 mV 左右）。在Open Split Smpl Dilu = 0% 情况下，要想 获得 Intensity [ m/z 44 CO 2 ] = 6000mV 的信号，称重时所 需样品的碳质量数大约为 40 μg C；要想获得 Intensity [m/z 28 N 2 ] = 6000 mV 的信号，称重时所需样品的氮质量数大约 为 90 μg N。
稳定同位素原理及在矿床学上的应用
= 0 表明样品与标准样品同位素比值一致
千分分馏（1000lnα）和同位素分馏值Δ ：相对富集系数值— —指两物质间的同位素组成差别 1000lnα ≈ΔA-B=δA—δB
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§1.2同位素分馏
从严格意义上讲，在周期表中所有元素 的不同种同位素由于其质量上存在差别， 在自然界的各种物理，化学和生物的反应 和过程中都会发生同位素分馏，这些反应 和过程包括：蒸发作用，扩散作用，吸附 作用，化学反应，生物化学反应等等。
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原理：水/岩反应导致了热液矿床蚀变 围岩的同位素异常
水岩反应公式：
Wδ
i +Rδ i 水 岩石=
Wδ
f +Rδ f 水 岩石
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§4.3影响成矿溶液重H、O 同位素组成的因素
（1） 成矿溶液的来源 （2）成矿溶液载迁移过程中，由于温 度降低和与通道周围的岩石发生同位 素交换； （3）加入成因不同的流体，会改变成 矿溶液的原始同位素特点； （4）成矿溶液的的化学成份发生变化。
1、根据研究对象和目的，选择有效的研究方法：
• 例：研究火成岩成因，最好选用H、O、Sr 、 Pb等，选择S、C效果就不佳，S、C同位素 研究成矿的物理、化学环境却很有效，H、 O研究成矿来源，热液蚀变，S、O地质测温， 效果较好。
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2、根据研究对象、目的和研究 方法，采集有效的样品
例如，研究蚀变作用，抗交换能力差的长石， 黑云母能灵敏地反映蚀变的情况，抗交换能力的 矿物（石英、磁铁矿、白云母）往往能提供蚀变
lnα∝ 1/T
高温
低温
我们可以用分馏曲线或函数关系表示，例如，白云母 —H2O 的分馏方程： 103 lnα=2.38(106T-2 ）—3.89 只要测定一对同位素平衡矿物对的δ值，就可以利用：
稳定同位素质谱仪的应用
稳定同位素质谱仪的应用一、地质地球化学：稳定同位素质谱仪的最早应用主要研究轻元素（CHONS）的稳定同位素在自然界（岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈）的丰度及其变化机理、在各种天然过程中的化学行为，并以此为指导研究天然和环境物质的来源、迁移过程以及经历过的物理和化学反应。
研究领域：固体地球学科：地球动力学、地质构造学、岩石学、矿床学、矿物学、沉积学。
其他：海洋学、水文学、冰川学、古气候学、天体学、天体化学、考古学、石油/石油相关。
二、农业、林业（起步也比较早）稳定同位素技术在农业研究中的应用包括：科学施肥、作物营养代谢、生物固氮、土壤呼吸、农用化学物质对环境影响、饲料配方、水产养殖、林木果树、药材等。
●肥料的利用/转化途径和利用效率（13C，15N）。
●氮素的硝化、反硝化过程（2H，15N，18O）。
●光合作用及同化产物的传导和分布研究●利用稳定同位素展开的固氮研究。
●农业残留、代谢及降解研究。
●土壤碳氮循环研究：有机质年龄及周转率的测定、土壤细根年龄测算、土壤呼吸等。
三、生态稳定同位素技术加深了对生态过程的研究，可以探讨一些其他方法无法研究的问题。
1. 植物生理生态学稳定同位素（2H、13C、15N和18O）可对生源元素的吸收、水分来源、水分平衡和利用效率等进行测定，从而研究植物的光合作用途径；●植物水分胁迫程度；●植物水分利用效率：植物13C组成能够在时间尺度上反映植物的水分利用效率。
●植物水通量检测：通过植物中水2H和18O组成，判定植物对表层水和深层水的依赖程度。
●确定植物的分布区域（15N,18O,2H）●光合作用、呼吸作用研究：对生态系统CO2交换的相对贡献（13C，18O）●蒸发和升腾作用研究：对生态系统水交换或蒸散（ET）的相对贡献（2H，18O）●树木年轮同位素环境响应：通过年轮同位素比值变化，分析过去环境变化（湿度、旱涝、气候特征）。
2. 生态系统生态学稳定同位素技术可用来研究生态系统的气体交换、生态系统功能及对全球变化的响应等；●碳、氮循环及碳、氮平衡研究。
稳定性氢同位素分析在牛肉产地溯源中的应用
稳定性氢同位素分析在牛肉产地溯源中的应用（作者:___________单位:___________邮编:___________）作者：郭波莉魏益民Kelly D.Simon潘家荣魏帅【摘要】探讨了利用高温热解炉和同位素比率质谱仪(IRMS)联用测定肉品中稳定性氢同位素比率的方法，并利用此方法测定了我国不同地域来源脱脂牛肉、牛尾毛中氢同位素比率。
分析了牛组织中氢同位素组成与地域经度、纬度及海拔高度变化的关系，以及稳定性氢同位素用于牛肉产地溯源的可行性。
结果表明，不同地域来源牛组织中δ2H值的差异显著，其与当地饮水中氢同位素组成密切相关，而且有随着地理纬度增加而减小的趋势;牛尾毛与牛肉中δ2H值的相关性显著。
稳定性氢同位素是用于牛肉产地溯源的一项很有潜力的指标,且牛肉和牛尾毛中的氢同位素组成均可反映牛来源地的信息。
【关键词】牛肉，产地，溯源，稳定性氢同位素1引言随着食品生产和贸易的全球化发展，以及食品安全事件的频繁发生，各国政府、食品监管部门和消费者日益关注食品的产地来源。
高精度的稳定性同位素天然丰度分析是目前被认为追溯食品产地来源的一项有效技术。
生物体中稳定性碳、氮同位素测定方法比较成熟，测定结果比较稳定，常用于植源性食品的掺假鉴别和来源鉴别，以及动物膳食和营养级的研究。
20世纪90年代，随着疯牛病、口蹄疫、禽流感等动物疫病疫情的不断发生，有学者相继将稳定性同位素分析技术用于奶制品，包括鲜奶[1，2]、奶酪[3～5]、黄油[6]和肉制品，包括牛肉[7～10]、羊肉[11,12]、猪肉[13]和鸡肉[14]的产地溯源研究。
但目前，稳定性氢同位素用于动物食品产地溯源的研究还比较少[12,15]。
这主要由于生物体中稳定性氢同位素测定方法还不成熟，而且生物体中部分氢不断与周围环境的水中的氢发生交换。
本研究利用高温热解炉与同位素比率质谱仪联用测定牛组织中氢同位素比率，分析了测定方法的稳定性和精确性，并分析了我国不同地域来源牛组织中稳定性氢同位素组成差异，探讨了稳定性氢同位素组成用于我国牛肉产地溯源的可行性。
稳定同位素比例质谱仪(IRMS)的原理和应用
稳定同位素比例质谱仪（IRMS）的原理和应用祁彪，崔杰华（中国科学院沈阳应用生态研究所农产品安全与环境质量检测中心，沈阳，110016）同位素质谱最初是伴随着核科学与核工业的发展而发展起来的，同位素质谱是同位素地质学发展的重要实验基础。
当前我国同位素质谱技术已深入到矿床同位素地球化学、岩石年代学、有机稳定同位素地球化学、无机稳定同位素地球化学等各个方面，并在国家一系列重大攻关和研究课题中发挥重大作用，如金矿和石油天然气研究、水资源开发等。
稳定同位素技术的出现加深了生态学家对生态系统过程的进一步了解，使生态学家可以探讨一些其它方法无法研究的问题。
与其它技术相比，稳定同位素技术的优点在于使得这些生态和环境科学问题的研究能够定量化并且是在没有干扰（如没有放射性同位素的环境危害）的情况下进行。
有些问题还只能通过利用稳定同位素技术来解决。
现在，有许多农业研究机构和大学，已经开始使用高精度同位素质谱计从事合理用肥、果实营养、固氮分析、农药毒性、家畜气候对作物的影响以及食品质量控制等多方面的研究工作。
与原子能和地质研究工作相比较，在农业和食品方面应用同位素方法从事科研和检测工作，正处于方兴未艾阶段，随着人类社会发展，对农业的要求越来越高，今后大力开展和普及用现代化方法研究农业增产、改善果实质量以及进行食品质量控制检测的工作前途无限广阔。
一、有关同位素的基本概念1、同位素（Isotope）由于原子核所含有的中子数不同，具有相同质子数的原子具有不同的质量，这些原子被称为同位素。
例如，碳的3个主要同位素分别为12C、13C和14C，它们都有6个质子和6个电子，但中子数则分别为6、7和8。
2、稳定同位素（Stable isotope）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。
傅里叶变换-离子回旋共振质谱与核磁共振
傅里叶变换-离子回旋共振质谱与核磁共振一、引言傅里叶变换是一种数学工具，可以将函数在时域和频域之间进行转换。
离子回旋共振质谱（IRMS）和核磁共振（NMR）是利用傅里叶变换原理的仪器，在化学、生物学、药物研发等领域有重要应用。
本文将探讨傅里叶变换在离子回旋共振质谱和核磁共振中的应用，介绍其原理和技术特点。
二、离子回旋共振质谱离子回旋共振质谱是一种测定元素同位素比例的分析方法，主要用于地球科学、天文学和核物理等领域。
该技术利用离子在磁场中受到的洛伦兹力和外加交变电场引起的振荡来分析样品中同位素的含量。
离子回旋共振质谱仪的关键部分是储存环和检测系统，其中傅里叶变换在信号处理中起到重要作用。
离子回旋共振质谱仪通过加速器将样品中的原子或分子离子化，并将离子注入到一个磁场中。
离子在磁场中绕轴线做匀速回旋运动，并在外加的交变电场作用下产生振荡。
这种振荡会导致离子围绕轴线做径向运动，最终被探测器捕获。
离子的运动轨迹可以用复数表示，而复数的频谱可以通过傅里叶变换得到。
离子回旋共振质谱仪利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，从而可以得到样品中同位素的含量信息。
三、核磁共振核磁共振是一种通过核自旋共振现象来研究物质结构和性质的方法，广泛应用于化学、生物学、医学等领域。
核磁共振仪利用傅里叶变换原理进行信号处理，从而得到样品中核自旋共振频率的信息。
核磁共振仪的工作原理是利用样品中核自旋在外加磁场中的共振现象来获取样品信息。
当样品置于外加静磁场中时，核自旋会沿外加磁场的方向取向。
施加射频脉冲后，核自旋将发生共振现象并产生幅度衰减的自旋回波信号。
这个信号随时间变化，可以通过傅里叶变换将其转换为频谱信号，从而得到样品中核自旋共振频率的信息。
四、傅里叶变换在IRMS和NMR中的应用1. 信号处理傅里叶变换在离子回旋共振质谱和核磁共振仪中起着至关重要的作用。
离子回旋共振质谱仪通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，从而得到样品中同位素的含量信息。
同位素示踪技术在水文地质学中的应用
同位素示踪技术在水文地质学中的应用一、引言水文地质学是研究地下水和地质构造之间相互作用的学科，同位素示踪技术是一种研究地下水流动和地下水污染传输的有效手段。
本文将详细介绍同位素示踪技术在水文地质学中的应用。
二、同位素示踪技术概述同位素示踪技术以自然界中存在的同位素为研究对象，通过对同位素进行监测、分析，来了解环境的物质与能量循环和转化过程。
其中比较常用的同位素有氢同位素（2H，称作氘）、氧同位素（18O、16O）、碳同位素（13C、12C）、氮同位素（15N、14N）等。
同位素示踪技术在水文地质学中的应用主要涉及氢氧同位素示踪、碳同位素示踪和氮同位素示踪等方面。
三、氢氧同位素示踪氢氧同位素示踪利用地下水中氢氧同位素比值的空间差异，研究地下水的来源、流动路径和补给特征。
其原理是：不同区域的地下水来源，其水分子中氢氧同位素比值是不同的。
通过测定地下水中氢氧同位素比值，可以判断地下水的补给源区和补给方式，进而对地下水补给机制、地下水与地表水的关系等进行研究。
氢氧同位素的测定主要采用同位素比值质谱仪（Isotope Ratio Mass Spectrometer，IRMS），通过测定样品中特定同位素的质量比，计算出其同位素比值。
同时，为了确定样品中同位素比值的精确度，通常采用同位素标准物质进行校正。
四、碳同位素示踪碳同位素示踪主要应用于研究地下水中有机和无机碳的来源及其转移特征。
碳同位素示踪的基本原理是：不同碳来源的同位素比值存在区别，通过测定地下水中有机和无机碳的碳同位素比值，可以推测其来源和服务的地质环境。
常用的碳同位素有自然含量的13C和12C。
在研究地下水中有机和无机碳来源的过程中，13C和12C的变化可以反映生物活动和化学反应的影响。
例如，如果地下水中有机碳主要来自植物残渣，其13C/12C比值应该相对较高；如果来自生物和人类排放物，则其13C/12C比值会比较低。
碳同位素的测定方法包括气相色谱-质谱联用技术（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）和元素分析仪（Elemental Analyzers，EA）。
光催化二氧化碳还原同位素测试
光催化二氧化碳还原同位素测试近年来，随着全球气候变化的加剧，二氧化碳的排放量不断增加，成为了全球关注的焦点。
因此，寻找一种能够有效地将二氧化碳转化为有用的化学品的方法，成为了科学家们研究的热点之一。
其中，光催化二氧化碳还原技术备受关注，因为它可以通过太阳能的利用，将二氧化碳转化为有用的化学品，同时还可以降低温室气体的排放量。
在光催化二氧化碳还原技术中，同位素测试是一项非常重要的研究内容。
同位素测试是指在化学反应中，通过对反应物和产物中同位素的比例进行分析，来确定反应机理和反应路径的一种方法。
在光催化二氧化碳还原技术中，同位素测试可以帮助我们确定反应产物的来源和化学键的形成方式，从而更好地理解反应机理和优化反应条件。
在进行光催化二氧化碳还原同位素测试时，需要使用一些特殊的仪器和技术。
首先，我们需要使用同位素比值质谱仪（IRMS）来分析反应物和产物中同位素的比例。
同位素比值质谱仪是一种高精度的分析仪器，可以准确地测量样品中同位素的比例。
其次，我们需要使用光催化反应器来进行反应。
光催化反应器是一种特殊的反应器，可以利用太阳能或者其他光源来促进反应的进行。
最后，我们还需要使用一些特殊的标记试剂，来标记反应物和产物中的同位素，以便于后续的分析。
在进行光催化二氧化碳还原同位素测试时，我们需要注意一些实验细节。
首先，我们需要选择合适的标记试剂，以确保反应物和产物中的同位素可以被准确地检测到。
其次，我们需要控制反应条件，包括光源的强度和波长、反应温度和反应时间等，以确保反应产物的同位素比例可以被准确地测量。
最后，我们需要进行一些对照实验，以确保实验结果的准确性和可靠性。
通过光催化二氧化碳还原同位素测试，我们可以获得很多有用的信息。
首先，我们可以确定反应产物的来源，从而更好地了解反应机理和反应路径。
其次，我们可以分析反应产物中的同位素比例，从而推断化学键的形成方式和反应路径。
最后，我们可以通过对比不同反应条件下的同位素比例，来优化反应条件，提高反应效率和产物选择性。
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、SO2GC-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、CO2Thermo 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/HT2.1 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CO2.2 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。
稳定同位素分析技术原理及应用
APE= A－A自
A-实际丰度值；A自-自然丰度值
稳定同位素在自然界是以恒定比例存在的，其存在量常以
% 原 子 表 示 。 例 如 ， 正 常 氨 基 酸 中 的 氮 是 由 14N 与 15N 组 成 的，前者占99.63%，后者占0.37%，标记时将丰度低的同位
根据仪器工作原理，可分为：
Ò 稳定同位素比质谱仪
Isotope Ratio Mass Spectrometers（IRMS）
Ò 波长扫描光腔衰荡光谱仪
Wavelength-scanned cavity ring down spectroscopy（WSCRDS）
IRMS原理及结构
＝＝＝IA＝E ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
WS-CRDS 原理
理论依据：几乎所有小的气相分子（如CO2,H2O,NH3）均具有 特有的近红外吸收光谱，在负压条件下，每种微小的气相 分子都能在其特征吸收波长处特征光谱线。但由于痕量气 体吸收形成的峰太低而不能检测到，如何有效解决这个问 题是关键。WS-CRDS通过极度扩大光程路径，可以在极 短时间内监测到PPb，甚至PPt水平。
Ò 碳同位素分析仪（WS-CRDS）
Picarro iTOC-CRDS
IAE
TC/EA EA
PreCon
GC
GCC
Conflo
IRMS 仪器型号： Thermo Finnigan DELTA Plus XP 连续流在线分析系统
＝＝＝IA＝E ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
稳定同位素比例质谱仪(IRMS)的原理和应用
稳定同位素比例质谱仪（IRMS）的原理和应用祁彪，崔杰华同位素质谱最初是伴随着核科学与核工业的发展而发展起来的，同位素质谱是同位素地质学发展的重要实验基础。
当前我国同位素质谱技术已深入到矿床同位素地球化学、岩石年代学、有机稳定同位素地球化学、无机稳定同位素地球化学等各个方面，并在国家一系列重大攻关和研究课题中发挥重大作用，如金矿和石油天然气研究、水资源开发等。
稳定同位素技术的出现加深了生态学家对生态系统过程的进一步了解，使生态学家可以探讨一些其它方法无法研究的问题。
与其它技术相比，稳定同位素技术的优点在于使得这些生态和环境科学问题的研究能够定量化并且是在没有干扰（如没有放射性同位素的环境危害）的情况下进行。
有些问题还只能通过利用稳定同位素技术来解决。
现在，有许多农业研究机构和大学，已经开始使用高精度同位素质谱计从事合理用肥、果实营养、固氮分析、农药毒性、家畜气候对作物的影响以及食品质量控制等多方面的研究工作。
与原子能和地质研究工作相比较，在农业和食品方面应用同位素方法从事科研和检测工作，正处于方兴未艾阶段，随着人类社会发展，对农业的要求越来越高，今后大力开展和普及用现代化方法研究农业增产、改善果实质量以及进行食品质量控制检测的工作前途无限广阔。
一、有关同位素的基本概念1、同位素（Isotope）由于原子核所含有的中子数不同，具有相同质子数的原子具有不同的质量，这些原子被称为同位素。
例如，碳的3个主要同位素分别为12C、13C和14C，它们都有6个质子和6个电子，但中子数则分别为6、7和8。
2、稳定同位素（Stable isotope）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。
例如206Pb 和87Sr等。
稳定同位素质谱仪应用技术培训讲义
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IAE
生态学研究中的应用
稳定同位素的应用
利用同位素研究植物水分胁迫程度、水分利用效率、水分 来源等 如：植物在光合作用中倾向于吸收含有轻碳同位素（ 12C） 的CO2，其吸收程度受有效水含量和光合途径影响，水分有 效性和光合途径是干旱或湿润环境植物的重要特性。因此， 植物 13C组成能够在时间尺度上整合反映植物的水分利用效 率。通过测定植物体中水2H和18O组成，也能够判定植物对 表层水和深层水的依赖程度。
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IAE
生态学研究中的应用
稳定同位素的应用
区分光合和呼吸对生态系统CO2交换的相对贡献(13C, 18O) 区分蒸腾和蒸发对生态系统水交换或蒸散(ET)的相对贡献 (2H, 18O) 判断动物如候鸟、蝴蝶等的迁徙路线（18O, 2H） 稳定同位素分析在昆虫生态、海草生态研究中的应用 土壤养分对作物茎叶稳定碳同位素组成和生物产量的影响
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IAE
生态学研究中的应用
稳定同位素的应用
植物组织中的13C 与12C 的比值都普遍小于大 气CO2中的13C 与12C比值，表明CO2在通过光 合作用形成植物组织的过程中，会产生碳同 位素分馏，而这种分馏的大小与植物的光合 作用类型、遗传特性、生理特点、生长环境 等因素密切相关。
主要研究轻元素（H、O、C、N、S等）稳定同位素在自然界（岩 石圈、土壤圈、水圈、大气圈、生物圈和环境以及星体）的丰度变 化、机理及在各种天然过程中的化学行为，并以此为指导研究天然环 境物质的来源、迁移过程以及经历过的物理化学反应和条件。
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、SO2GC-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、CO2Thermo 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/HT2.1 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CO2.2 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。
浅谈质谱技术及其应用
浅谈质谱技术及其应用摘要：质谱分析灵敏度高，分析速度快，被广泛应用于化学，化工，环境，能源，医药，运动医学，刑事科学技术，生命科学，材料科学等各个领域。
本文对质谱仪原理进展了介绍，并表达了质谱仪的开展过程，对质谱仪技术在各个领域的应用进展了综述，并对其开展提出了展望。
关键词：质谱仪应用开展1 质谱技术质谱〔又叫质谱法〕是一种与光谱并列的谱学方法，通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、别离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。
质谱法在一次分析中可提供丰富的构造信息，将别离技术与质谱法相结合是别离科学方法中的一项突破性进展。
在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。
质谱分析是一种测量离子质荷比〔质量-电荷比〕的分析方法，其根本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。
在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。
1.2 质谱技术的开展1910年，英国剑桥卡文迪许实验室的汤姆逊研制出第一台现代意义上的质谱仪器。
这台质谱仪的诞生，标志着科学研究的一个新领域一质谱学的开创。
第一台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。
阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素，研究了53个非放射性元素，发现了天然存在的287种核素中的212种，第一次证明原子质量亏损。
他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。
1934年诞生的双聚焦质谱仪是质谱学开展的又一个里程碑。
在此期间创立的离子光学理论为仪器的研制提供了理论依据。
双聚焦仪器大大提高了仪器的分辨率，为准确原子量测定奠定了根底。
1.3 质谱技术的分类质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等局部组成。
质谱仪种类非常多，工作原理和应用范围也有很大的不同。
稳定同位素比质谱法
稳定同位素比质谱法
下面是关于稳定同位素比质谱法的介绍：
稳定同位素比质谱法（Stable Isotope Ratio Mass Spectrometry，简称IRMS）是一种常用的分析技术，用于确定样品中不同同位素的相对丰度。
这种方法通过将样品中的同位素分离并利用质谱仪进行分析，测量样品中不同同位素的相对丰度。
通过稳定同位素比质谱法，可以确定样品中同位素的比例，从而推断样品的来源、物质转化过程、生物化学循环等信息。
该技术广泛应用于地球科学、生物科学、环境科学等领域，用于研究元素循环、生态系统过程等。
【全文】质谱法-质谱仪的工作原理
分辨本领由下列因素决定：
➢离子通道半径r；
质 谱
➢加速器和收集器狭缝宽度； ➢离子源的性质。
法
分辨本领几乎决定了仪器的价格。分辨率
在500左右的质谱仪可以满足一般有机分析的要 求，价格相对较低。分辨率大于10000的高分辨 率仪器，其价格也在4倍以上。
三. 质谱仪的基本结构
质谱分析包括以下几个步骤：
量信息。
因此，可据分子电离所需能量不同可选择不同电离源。
电子轰击源(Electron Bomb Ionization，EI)
采用高速(高能)电子束冲击样品，从 而产生电子和分子离子M+，M+继续受到 电子轰击而引起化学键的断裂或分子重
质排，瞬间产生多种离子。 谱法水能垂电直平子方方—向向冲：：击G灯3样丝-G品与4加—阳正速极离电间子极(7(0低V电电压压))—---较高
样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气(通常是甲烷)稀
释，稀释比例约为103:1，因此样品分子与电子的碰撞几率极小
质，所生成的样品分子离子主要由反应气分子组成。
谱
CH4
e
CH
4
•
2e
CH4
CH
5
CH 3
•
法
C
•
CH4
C
2
H
5
H2
进小部入分电与离C源2H的5+分反子应R，-C生H成3大(M部-1分)+与离C子H：5+碰撞产生(M+1)+离子；
质解用于吸分源子：量固高态达或1液05态的样非品挥不发需性要或挥热发不而稳直定接性被样转品化。为包气括相场，解吸适 谱源、快原子轰击源、激光解吸源、离子喷雾源和热喷雾离子源 法等。
稳定同位素比质谱仪设备具体要求
5.2 主机零备件包和消耗品包各一套。
5.3 元素分析仪及其接口一套，包括 60 位以上固体自动进样器和液体自动进样器
以及相应的零备件和消耗品包。 5.4 专用气相色谱仪及接口一套，包括液体自动进样器以及相应的零备件和消耗 品包。 5.5 单四极杆质谱仪一台，包括 GCMS 谱库。 5.6 其他配套设备 5.6.1 15KVA UPS 一台，延时≥1 小时； 5.6.2 仪器配套所需的气体及减压阀一套； 5.6.3 标准样品一套。 6．服务要求 6.1 安装、调试、维修 6.1.1 供货商在接到用户安装通知后，须在 10 工作日内安排有经验的工程师到现 场安装仪器，并在 30 个日历天内安装、调试完毕； 6.1.2 安装、调试过程中，安装工程师有义务对用户讲解仪器的操作及注意事项， 对用户提出的问题安装工程师须认真给予正确完整的讲解和回答； 6.1.3 人员培训：对使用人员要由厂商提供不少于 5 工作日的本地培训(可以和安 装调试同时进行)。 6.1.4 仪器维修：仪器自验收签字之日起，保修期≥1 年。 卖方在中国设有保税库、办事处和维修站保证长期、优惠、及时提供零备件和优质、 优惠的维修服务，提供软件终生升级。供货商在接到用户维修申请后 72 小时内派 维修工程师到现场维修。 6.1.5 厂家在国内有自己的 DEMO 实验室，能为用户提供免费的上机培训，人数不 少于 2 人。 6.1.6 厂商须随机提供至少一套产品详细完备资料原件。所有资料应清晰易读，且 购买方合法拥有。 6.1.7 厂商提供的所有计算机软件都须是正版软件，其软件必须有原始安装盘，且 购买方合法拥有。所有计算机软件须提供操作、安装、维护手册，软件终生提供免 费升级与更新。 6.1.8 提供国内同型号产品（与本次投标型号一致）近三年详细用户名单。
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稳定同位素比例质谱仪（IRMS）的原理和应用祁彪，崔杰华同位素质谱最初是伴随着核科学与核工业的发展而发展起来的，同位素质谱是同位素地质学发展的重要实验基础。
当前我国同位素质谱技术已深入到矿床同位素地球化学、岩石年代学、有机稳定同位素地球化学、无机稳定同位素地球化学等各个方面，并在国家一系列重大攻关和研究课题中发挥重大作用，如金矿和石油天然气研究、水资源开发等。
稳定同位素技术的出现加深了生态学家对生态系统过程的进一步了解，使生态学家可以探讨一些其它方法无法研究的问题。
与其它技术相比，稳定同位素技术的优点在于使得这些生态和环境科学问题的研究能够定量化并且是在没有干扰（如没有放射性同位素的环境危害）的情况下进行。
有些问题还只能通过利用稳定同位素技术来解决。
现在，有许多农业研究机构和大学，已经开始使用高精度同位素质谱计从事合理用肥、果实营养、固氮分析、农药毒性、家畜气候对作物的影响以及食品质量控制等多方面的研究工作。
与原子能和地质研究工作相比较，在农业和食品方面应用同位素方法从事科研和检测工作，正处于方兴未艾阶段，随着人类社会发展，对农业的要求越来越高，今后大力开展和普及用现代化方法研究农业增产、改善果实质量以及进行食品质量控制检测的工作前途无限广阔。
一、有关同位素的基本概念1、同位素（Isotope）由于原子核所含有的中子数不同，具有相同质子数的原子具有不同的质量，这些原子被称为同位素。
例如，碳的3个主要同位素分别为12C、13C和14C，它们都有6个质子和6个电子，但中子数则分别为6、7和8。
2、稳定同位素（Stable isotope）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。
例如206Pb 和87Sr等。
另一大部分是天然的稳定同位素，即自核合成以来就保持稳定的同位素，例如12C和13C、18O 和16O等。
与质子相比，含有太多或太少中子均会导致同位素的不稳定性，如14C。
这些不稳定的“放射性同位素”将会衰变成稳定同位素。
3、同位素丰度（Isotope abundance）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，常以该同位素与1H（取1H ＝1012）或28Si（28Si＝106）的比值表示。
这种丰度一般是由太阳光谱和陨石的实测结果给出元素组成，结合各元素的同位素组成计算的。
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％。
4、R值和δ值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。
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：δ（‰）=（Rsq/Rst －1）×1000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。
5、同位素标准（Isotope standard）δ值的大小显然与所采用的标准有关，所以在作同位素分析时首先要选择合适的标准，不同的样品间的比较也必须采用同一标准才有意义。
对同位素标准物质的一般要求是：（a）组成均一性质稳定；（b）数量较多，以便长期使用；（c）化学制备和同位素测量的手续简便；（d）大致为天然同位素比值变化范围的中值，便用于绝大多数样品的测定；（e）可以做为世界范围的零点。
目前国际通用的同位素标准是由国际原子能委员会（IAEA）和美国国家标准和技术研究所（NIST）颁布的，其主要的分析标准和数据报道如下：（a）氢同位素：分析结果均以标准平均大洋水（Standard Mean Ocean Water，即SMOW）为标准报导，这是一个假象的标准，以它作为世界范围比较的基点，其D/H SMOW =（155.76±0.10）×10－6。
事实上并不存在SMOW这样一种无知，它是根据NBS－1定义的，NBS－1是由NBS分发的一个水样，它是用Potome河水制成的蒸馏水，相对于SMOW，其氢同位素比值为：δD NBS－1＝－47.6‰。
后来IAEA 分发了两个用作同位素标准的水样V－SMOW和SLAP，其氢同位素比值分别为δD VSMOW＝0‰。
δD SLAP＝－428‰。
（b）碳同位素：标准物质为美国南卡罗来纳州白垩纪皮狄组层位中的拟箭石化石（Peedee Belemnite，即PDB），其13C/12C =（11237.2±90）×10－6，定义其δ13C＝0‰。
（c）氧同位素：大部分氧同位素分析结果均以SMOW标准报导，它是根据水样NBS－1定义的，18O/16O SMOW＝（2005.2±0.43）×10－6，17O/16O SMOW＝（373±15）×10－6；而在碳酸盐样品氧同位素分析中则经常采用PDB标准，其18O/16O＝2067.1×10－6，它与SMOW标准之间存在转换关系。
相对于SMOW，NBS－1的样同位素比值为：δ18ONBS－1＝－7.94‰。
两个IAEA标准水样VSMOW 和SLAP的氧同位素比值分别为：δ18OVSMOW＝0‰。
δ18OSLAP＝－55.50‰。
（d）硫同位素：标准物质选用Canyon Diablo铁陨石中的陨硫铁(Troilite)，简称CDT。
34S/32S CDT ＝0.0450045±93，定义CDT的δ34S＝0‰。
（e）氮同位素：选空气中氮气为标准。
15N/14N＝（3.676.5±8.1）×10－6，定义其δ15N＝0‰。
（f）硅同位素：硅同位素组成常以30Si/28Si比值表示，标准是石英砂NBS－28，定义其δ30Si ＝0‰。
（g）硼同位素：采用SRM951硼酸做为标准，NBS推荐的11B/10B比值为4.04362±0.00137，定义其δ11B＝0‰。
二、稳定同位素比例质谱仪（IRMS）工作原理简介质谱是按照原子（分子）质量的顺序排列的图谱。
利用光谱法、核感应法或微波吸收法都可以构成试验装置，进行质谱研究；而历史上把基于电磁学原理设计而成的仪器叫做质谱仪（mass spectrometer 或mass spectrograph）。
因此种仪器中采用的质量分析器只能对带电粒子起分离作用，所以，要求将被研究的原子（分子）转变成离子，而仪器所获得的信息则是离子的质量m与电荷e之比m/e。
近百年来，人们利用质谱仪进行了原子量测定、同位素分离与分析、有机物结构分析和其它科学实验，形成质谱法（mass spetromettry或mass spetroscopy），其在现代分离、分析研究领域中占有重要地位。
质谱仪器的主要特点有：①擅长同位素分析；②可以进行多种形态样品（气体、液体、固体、常温、高温、常量、微量……）分析；③可以同时（或顺序）检测多种成分；④可以连续（或间歇）进样、连续分析；⑤可以提供丰富的结构信息；⑥可以进行快速分析与实时检测；⑦即可进行定性分析，也可定量分析；⑧样品用量少，灵敏度很高；⑨测量准确度与精密度较高；⑩仪器结构复杂，造价较高。
同位素比例质谱仪是利用离子光学和电磁原理，按照质荷比（m/e）进行分离从而测定同位素质量和相对含量的科学实验仪器。
1、IRMS的基本测量过程在稳定同位素分析中均以气体形式进行质谱分析，因此常有气体质谱仪之称。
同位素质谱分析仪的测量过程可归纳为以下步骤：① 将被分析的样品以气体形式送入离子源；② 把被分析的元素转变为电荷为e 的阳离子，应用纵电场将离子束准直成为一定能量的平行离子束；③ 利用电、磁分析器将离子束分解为不同m/e 比值的组分；④ 记录并测定离子束每一组分的强度；⑤ 应用计算机程序将离子束强度转化为同位素丰度；⑥ 将待测样品与工作标准相比较，得到相对于国际标准的同位素比值。
2、 IRMS 的基本原理：同位素比例质谱仪的原理是首先将样品转化成气体（如CO 2，N 2，SO 2或H 2），在离子源中将气体分子离子化（从每个分子中剥离一个电子，导致每个分子带有一个正电荷），接着将离子化气体打入飞行管中。
飞行管是弯曲的，磁铁置于其上方，带电分子依质量不同而分离，含有重同位素的分子弯曲程度小于含轻同位素的分子。
在飞行管的末端有一个法拉第收集器，用以测量经过磁体分离之后，具有特定质量的离子束强度。
由于它是把样品转化成气体才能测定，所以又叫气体同位素比例质谱仪。
以CO 2为例，需要有三个法拉第收集器来收集质量分别为44、45和46的离子束。
不同质量离子同时收集，从而可以精确测定不同质量离子之间的比率。
带电粒子在磁场中运动时发生偏转，偏转程度与粒子的质荷比m/e 成反比。
带电离子携带电荷e'，通过电场时获得能量e'V ，它应与该离子冬动能相等：1/2m' v' 2＝e' V （1）式中m'和 v'分别为粒子的质量和速度，e'为粒子电荷，V 为电压。
带电粒子沿垂直磁力线方向进入磁场时，受到洛仑兹力作用，此力垂直于磁场方向和运动方向，力的大小为：F=e ' VB/c （2）式中B 为磁场强度，c 为光速。
合并（1）和（2）式，得到：F ＝/m e'c2V e'm c V2e' e' B B ＝ （3） 显然，F 为粒子质量的函数，确切来说是荷质比/m e'的函数。
据此，带电粒子在磁场中运动时因洛仑兹力而偏转，导致不同质量同位素的分离，重同位素偏转半径大，轻同位素偏转半径小。
实际测定中，不是直接测定同位素的绝对含量，因为这一点很难做到；而是测定两种同位素的比值，例如18O/16O 或34S/32S 等。
用作稳定同位素分析的质谱仪是将样品和标准的同位素比值作对比进行测量。
3、 IRMS 的基本结构同位素比例质谱仪与其它质谱仪一样，其结构主要可分为进样系统、离子源、质量分析器和检测器四部分，此外还有电气系统和真空系统支持。
（a ） 进样系统：即把待测气体导入质谱仪的系统。
它要求导入样品但不破坏离子源和分析室的真空。
为避免扩散引起的同位素分馏，要求在进样系统中形成粘滞性气体流，即气体的分子平均自由路径小于储样器和气流管道的直径，因此气体分之间能够彼此频繁碰撞，分子间相互作用，形成一个整体。