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这些科学家照亮同位素质谱发展之路

仪器信息网 2018/12/24 18:51:58 点击 1400 次
赛多利斯
[导读] 质谱技术成为分析科学的重要组成部分是从同位素的发现开始,并伴随同位素分析、研究和应用而发展。

  质谱技术成为分析科学的重要组成部分是从同位素的发现开始,并伴随同位素分析、研究和应用而发展。从1912年汤姆逊研制第一台简易同位素质谱仪到现在,共有13个诺贝尔奖授予了在质谱技术的诞生、发展以及应用方面有杰出贡献的科学家。可见,质谱技术在推动人类社会进步中发挥了重要的作用。

一.质谱技术相关的诺贝尔奖获奖人及其成就:

  1. 约瑟夫·约翰·汤姆逊,1906年诺贝尔物理奖。揭示了电荷在气体中的运动。

  2.威廉·卡尔·维尔纳·奥托·弗里茨·弗兰茨·维恩,1911年诺贝尔物理奖。1893年,维恩提出波长随温度改变的定律,后来被称为维恩位移定律。1894年发表了一篇关于辐射的温度和熵的论文,将温度和熵的概念扩展到了真空中的辐射,在这篇论文中,他定义了一种能够完全吸收所有辐射的理想物体,并称之为黑体。1896年发表了维恩公式,即维恩辐射定律,给出了这种确定黑体辐射的关系式,提供了描述和测量高温的新方法。虽然后来被证明维恩公式仅适用于短波,但维恩的研究使得普朗克能够用量子物理学方法解决热平衡中的辐射问题。

  3. 弗朗西斯·威廉·阿斯顿1922年诺贝尔化学奖,汤姆逊和阿斯顿使用威廉·维恩发明的方法,通过磁场使阳极射线的粒子发生偏转,并通过电场使具有不同电荷和质量的离子分隔开,发现了同位素。

  4. 哈罗德·尤里,1934年诺贝尔化学奖 1931年年底,尤里教授及其团队发现了重氢。根据尤里的建议,重氢被命名为DEUTERUM(中文译为氘),符号D,在希腊语中是“第二”的意思。后来英、美的科学家们又发现了质量为3的tritium,中文译为氚,符号T,是具有放射性的另一重要氢同位素。

  5.乔治·佩杰特·汤姆生1937年诺贝尔物理学奖 证实电子是一种波而被授予诺贝尔物理学奖。

  6. Hans Georg Dehmelt1989年诺贝尔物理奖,发明离子阱技术。

  7.沃尔夫冈·鲍尔,1989年诺贝尔物理奖,发明离子阱技术,并于1947年成功建成一台6mev的电子螺旋加速器。

  8.小罗伯特·卡尔,1996年诺贝尔化学奖,发现C60。1985年9月与美国人斯莫利(R.E.Smalley)、英国人克鲁托(H.W.Kroto)一起,在氦气中气化石墨,产生碳原子束。从气化中他们获得了一些与含40-100个以上偶数碳原子相应的未知形式碳的谱线。从而他们发现了碳元素的第三种存在形式—C60(又称“富勒烯”“巴基球”),他们命名为“富勒烯”。这种独特结构的发现创立了一个崭新的化学分支。为此,他与克罗托、斯莫利三人共获1996年诺贝尔化学奖。

  9. 哈罗德·克罗托,1996年诺贝尔化学奖,发现C60)。

  10. 里查德·斯莫里,1996年诺贝尔化学奖,发现C60)。

  11.中国化学家李远哲,1996年诺贝尔化学奖,将交叉分子束实验方法应用于一般的化学反应,特别是研究较大分子的化学反应,并利用激光激发已被加速但尚未碰撞的分子或原子,以此控制化学反应的类型。

  12.约翰·本内特·费恩,2002年诺贝尔化学奖。发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法。

  13. 田中耕一 ,2002年诺贝尔化学奖,发明基质辅助激光解吸离子化。

  二. 有关同位素的基本概念

1、同位素(Isotope): 具有相同质子数,不同中子数的同一元素的不同核素。

  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。

  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。

  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

  三. 常见同位素质谱仪分类:

 同位素质谱仪分类.png

此处列出部分在仪器信息网参展同位素仪:

赛默飞Delta V.jpg

赛默飞 DELTA V Advantage气体同位素质谱仪

  可与元素分析仪、GasBench、气相色谱或液相色谱等装置联用,用于测定C、N、S、H、O等多元素的稳定同位素比值,可用于食品安全、农业、环境、地质、海洋等领域,进行食品真实性鉴定、原产地判别以及环境污染物溯源等研究。

详情请点击:https://www.instrument.com.cn/netshow/C112805.htm

 Elementar isoprime.jpg

Elementar isoprime 100r稳定同位素质谱 

  100V超宽动态范围信号放大器,有利于高C:N, C:S 比样品的测定; 离子源底置分子涡轮泵、源内磁铁以及氧化钍保护灯丝,确保离子源长期在零交叉污染、高灵敏度、长寿命下连续工作,提高质谱耐用性;可扩展多杯接收器,最多可扩展至10杯,用于二元同位素特征表征(clumped Isotope);快速质谱峰跳跃,可以胜任CHNS四元素同时测定;标配皮拉尼真空规和潘宁真空规,实时反馈系统真空状态,进行自动诊断以及安全锁定保护;IonVantage质谱工作站软件,兼容可控全部外设,项目组管理模式,方法设定简便易行,支持脚本控制,增加第三方外设。

详情请点击:https://www.instrument.com.cn/netshow/C181402.htm

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