ConFloⅢ
氧化炉
TC
仪器外观
CombustionⅢ
GC 控制电脑
DELTAplus XL 质谱主机
仪器的三种基本配置
① 双流进样系统 + 质谱 ② 气相色谱 HP6890 - 燃烧界面 Ⅲ(氧化炉型和高温热转变型 ) + 质谱
③ 元素分析仪EA1112-连续流界
面Ⅲ + 质谱
1、双流进样系统 + 质谱
同位素的表示：在元素符号的前面，下脚标为质子数， 17 18 上脚标为质量数。如氧的同位素： 16 O , O , 8 8 8O 13 又如碳的同位素 12 C, 6 6 C 等。由于某一元素的质子 数是固定的，所以下脚标质子数可以忽略不写；如 16O、17O、18O、12C、13C等。 每一个同位素又统称为核素，其总数目接近1700种， 但只有约260种是稳定的。许多元素有两种或多种同 位素。 同位素可分为稳定同位素和不稳定同位素两类。大部 分放射性同位素并不自然存在，因为与太阳年龄相 比，它们的衰变速率太快，但它们可以在实验室中 用核反应的方法人工产生。 同位素含量用同位素丰度来表示，即一定元素的某一 同位素在诸同位素总原子数中的相对百分含量。如 1H为99.9852%，2H为0.0148%。
第一节 同位素的概念
原子由原子核和核外电子组成，原子的重量主要集 中在原子核中，核外电子的重量非常小。原子核 包含大量的基本粒子，其中质子和中子被看作是 原子核的主要构成，反映了原子核的质量和电荷。 质子是一种带正电的离子，一个质子的电荷与一 个电子的电荷大小相同，极性相反。中子的质量 与质子的质量相近而略偏重，不带电荷。一个中 性原子的核外电子数与质子数相等，因此，当原 子处于电中性时，原子核的质子数决定了该原子 所拥有的核外电子数，核外电子及其分布决定原 子的化学性质。 同位素：指原子核内质子数相同而中子数不同的一 类原子。
DELTA plus XL 气体同位素比值质谱
生产商：美国菲尼根玛特质谱公司 制造地：德 国
前处理设备：
① 双流进样系统 ② 气相色谱HP6890-燃烧界面Ⅲ ③ 元素分析仪EA1112-连续流界面Ⅲ 基本功能：H/D,
34S/32S
13C/12C, 15N/14N, 18O/16O,
五种元素的气体同位素比值的测定
MS
GC分离
GCN2+Fra bibliotekO2Combustion Interface
N2 德瓦液氮罐 冷冻CO2
气相色谱 - 高温热转变型燃烧界面 - 质 谱 (GC-High Temperature Conversion Interface-MS; i. e. GCTCMS) ： 允许液体和气体样品中单体化合物
气相色谱-氧化炉型燃烧接口-质谱 (GC-Oxidation Reactor Interface-MS; i. e. GCCMS)：
允许液体和气体样品中单体有机化合物 13C/12C，15N/14N 测定
单体化合物中13C/12C 测定的基本原理
氧化炉氧化 CuO；940℃ 气体、液体 有机混合物 H2O+CO2
水阱除H2O NAFIONTM GC分离
CO2
MS GC
Combustion Interface
外精度 (n=10，std.dev；n-C14、C15、C16烷烃， 每次1 nmol C,即12ng进入柱内) ：0.2‰
单体化合物中15N/14N 测定的基本原理：
氧化炉氧化 CuO；940℃ 还原炉还原 Cu；600℃ N2+H2O+CO2 气体、液体 含氮有机混合物 H2O+CO2+Ny OX
离子源的种类主要有：电子轰击、表面热电 离、二次离子化等。 （2）磁分析器（质量加速器）：是质量分析 器的一种，目的是把不同质量的离子分开。 主要由精心设计的电磁铁和置于其间的飞 行金属管道组成。 （3）离子接收器：由一个有限制狭缝板和金 属杯（法拉第筒）组成。现代质谱计有多 个接收器，可同时接收、记录被分开的几 束离子及其强度
允许样品气体或标准气体的同位素比 值的 测量和标定，如 CO2, N2, SO2, HD等
绝对灵敏度：<1500 分子/离子； 内精度(std.errort) ： CO2 [13C] ：0.006‰ CO2 [18O] ： 0.012‰ H2, >200 bar μl ：0.25‰
2、气相色谱-燃烧界面Ⅲ+ 质谱
第二节 质谱仪器的组成及结构
质谱仪器是用于测定物质的分子量、原子量 及其丰度和同位素组成的仪器。按检测离 子的方式，质谱仪器可分为两类：一类是 用照像法同时检测多种离子，称为质谱仪 （mass spectrograph），另一类是用电子 学方法检测离子，称为质谱计（mass spectrometer），后者目前已被广泛用来精 确测定元素的同位素组成。
质谱仪器是一类能使物质粒子（原子、分子）离子 化并通过适当稳定的或者变化的电场、磁场将它 们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否来实 现质荷比分离，并检测其强度后进行物理分析或 同位素分析的仪器。 质荷比：是指每某带电粒子（原子和分子）的重量 与其电荷的比值。 现代质谱计主要由3大系统组成：分析系统、电学系 统和真空相同。其中分析系统由3个必需的部分组 成：单能级离子源、质量分析器、离子接收器。 （1）离子源：在这部分，中性原子和分子被电离成 离子，然后通过高压电场加速并通过一系列夹缝 使之形成具有一定速度和形状的粒子束，以进入 磁分析器进行质量偏转分析。
在地球科学中，研究最多的同位素包括： 稳定同位素包括：1H、2H、12C、13C、14N、15N、 16O、18O、32S、34S等。 放射性同位素及放射成因同位素包括： 87Rb→87Sr、147Sm→143Nd、238U→206Pb、 235U→207Pb、232Th→208Pb等。 宇宙射线成因的放射性同位素10Be、14C等。 应用： 稳定同位素在地质过程中有分馏现象，从而对地 质过程有示踪效果； 放射性同位素的衰变可以作为地质体的年龄测定； 放射性同位素与稳定同位素的比值往往对地质过 程也有示踪效果。