同位素质谱合成（八）

四、同位质谱测定氮气的素质同位素比值

经由管道或者双路进样系统将样品氮气送入质谱计中，氮份子在离子派中受电子轰击后产生了区别质荷比的谱合离子峰(表48-4)。品质14以及15峰的同位强度很弱，仅是素质品质28以及30峰强度的1/10。而它们又是谱合原子离子峰以及双电荷份子峰的叠加。因此，同位测定氮同位素比值时平凡不抉择14以及15峰，素质而接管质荷比为28,谱合29以及30的单电荷份子离子峰。

对于氮同位素示踪试验，同位当样品的素质¹⁵N品貌小于5原子%时，因为质荷比30峰的谱合强度很弱，难以精确测最，同位个别选用28以及29的素质峰妨碍丈量。质谱计测患上的谱合是区别质荷比离子束的离子流强度，以输入电压(V)呈现。

用质谱计测定氮素同位素比值，可接管单路丈量，也可接管双路(样品路以及规范路)比照丈量。所用接管器，可用单束丈量，亦可用双束或者多束同时丈量。对于¹⁵N示踪试验样品，平凡均接管单路双束丈量的方式;而对于低品貌的示踪样品以及妨碍人造品貌变异钻研的样品，都是接管双样(多束)比照详尽丈量的方式。

用单束法丈量质荷比28以及29的离子流强度，只能经由磁场张度扫描(或者减速电压扫描)由对于立个接管器逐个地接管两种区别质荷比的离子束。为了消除了因为区别光阴丈量给离子流强度比带来的误差，丈量峰强时应按等光阴距离轮流测定的方式记实，并以等差插入法合计离子流强度比。双路比照详尽丈量，平凡都在合计机操作下妨碍的，可作样品以及规范的被动切换、离子流强度的被动计数以及运算，最后给出29/28以及30/28的比值以及8值。

（1）特珠仪器与配置装备部署

同位素质谱计;带有U型冷阱以及活塞的毛细管，并经由它衔接真空气化装里以及质谱计的气体进样系统(见图48-11)。

（48-11）

（2）合成步骤

先敞开真空气化装置上的活塞C,经由质谱计的前级真空系统将毛细管的管道抽成真空，并使毛细管的U型全副浸埋在液氮冷阱中。

关上活塞C，将次溴酸钠氧化反映产生的氮气样品经毛细管送入质谱计的进样系统。而后再关上质谱计进样系统与离子源的隔离阀，在适量的压强下使未必量的气体样品进入质谱计的离子源内，丈量质荷比为28.29以及30的离子流强度。

丈量离子流的操作方式随运用的质谱计型号而有所区别。无关操作方式可查阅每一台仪器的诠释书。

（3）服从合计

对于¹⁵N示探试验样品，离子流强度比(R)为:

（48-6）

设P呈现¹⁵N原子，q呈现¹⁵N原子。因为在次溴酸盐氧化天生氮气的反映历程中，就同位素组成而言，N₂份子的组成是随机散漫的，则可能呈现为:

(p+p)²=p²+2pq+q²

式中等式左侧各项在质谱计中分说对于应于品质28(¹⁴N¹⁴N)峰、品质29(¹⁴N¹⁵N)峰以及品质30(¹⁵N¹⁵N)峰，因此(48-6)式也可写成:

（48-7）

此式可改写成：

（48-9）

（48-7）式代入（48-9）式，患上：

（48-10）

（48-10）式是依据质谱计测患上的28以及29离子流强度比合计¹⁵N原子%的平凡公式。当品质30（¹⁵N¹⁶N）峰值达到可精确丈量时，也可能用3个质谱峰值，按如下公式合计¹⁵N原子百分数：

（48-11）

对于¹⁵N人造品貌变异钻研的样品，因为接管多束（品质 28,29以及30)同时接管，以及样品与规范样品（试验室使命规范N₂)比照丈量的方式。依据(48.2.3)所述，首先给出的服从是样品以及规范样品的29/28以及30/28的比值，而后再遵照48.5的公式患上出样品相干于规范样品的δ¹⁵N值。

（4）留意事变

①¹⁵N质谱测定法的灵便度较¹⁵N发射光谱测定法低，因此供质谱合成的氮量较高，平凡要求2mg的氮。合成氮量较低时，空气漏入的传染以及本底的影响较严正，使¹⁵N质谱测定的服从产生严正偏差。对于某些样品量很少的示踪试验，可接管¹⁵N光谱仪测定样品中的¹⁵N品貌，¹⁵N发射光谱法平凡要求的样品氮量在5μg-10μg左右。

② ¹⁵N质谱测定法的丈量精度取决于所运用的质谱计功能，单路丈量示踪试验的样品¹⁵N品貌，精度平凡在0.5%～0.05%;双路比照丈量人造品貌样品的氮同位索比值，精度在0.01‰～0.005‰。

参考资料：土壤农业化学合成方式