這些科學家照亮同位素質譜發展之路

2020-11-23 儀器信息網

　　質譜技術成為分析科學的重要組成部分是從同位素的發現開始，並伴隨同位素分析、研究和應用而發展。從1912年湯姆遜研製第一臺簡易同位素質譜儀到現在，共有13個諾貝爾獎授予了在質譜技術的誕生、發展以及應用方面有傑出貢獻的科學家。可見，質譜技術在推動人類社會進步中發揮了重要的作用。

一.質譜技術相關的諾貝爾獎獲獎人及其成就：

　　1. 約瑟夫·約翰·湯姆遜，1906年諾貝爾物理獎。揭示了電荷在氣體中的運動。

　　2.威廉·卡爾·維爾納·奧託·弗裡茨·弗蘭茨·維恩，1911年諾貝爾物理獎。1893年，維恩提出波長隨溫度改變的定律，後來被稱為維恩位移定律。1894年發表了一篇關於輻射的溫度和熵的論文，將溫度和熵的概念擴展到了真空中的輻射，在這篇論文中，他定義了一種能夠完全吸收所有輻射的理想物體，並稱之為黑體。1896年發表了維恩公式，即維恩輻射定律，給出了這種確定黑體輻射的關係式，提供了描述和測量高溫的新方法。雖然後來被證明維恩公式僅適用於短波，但維恩的研究使得普朗克能夠用量子物理學方法解決熱平衡中的輻射問題。

　　3. 弗朗西斯·威廉·阿斯頓，1922年諾貝爾化學獎，湯姆遜和阿斯頓使用威廉·維恩發明的方法，通過磁場使陽極射線的粒子發生偏轉，並通過電場使具有不同電荷和質量的離子分隔開，發現了同位素。

　　4. 哈羅德·尤裡，1934年諾貝爾化學獎 1931年年底，尤裡教授及其團隊發現了重氫。根據尤裡的建議，重氫被命名為DEUTERUM(中文譯為氘)，符號D，在希臘語中是「第二」的意思。後來英、美的科學家們又發現了質量為3的tritium，中文譯為氚，符號T,是具有放射性的另一重要氫同位素。

　　5.喬治·佩傑特·湯姆生，1937年諾貝爾物理學獎 證實電子是一種波而被授予諾貝爾物理學獎。

　　6. Hans Georg Dehmelt，1989年諾貝爾物理獎，發明離子阱技術。

　　7.沃爾夫岡·鮑爾，1989年諾貝爾物理獎，發明離子阱技術,並於1947年成功建成一臺6mev的電子螺旋加速器。

　　8.小羅伯特·卡爾，1996年諾貝爾化學獎，發現C60。1985年9月與美國人斯莫利(R.E.Smalley)、英國人克魯託(H.W.Kroto)一起，在氦氣中氣化石墨，產生碳原子束。從氣化中他們獲得了一些與含40-100個以上偶數碳原子相應的未知形式碳的譜線。從而他們發現了碳元素的第三種存在形式—C60(又稱「富勒烯」「巴基球」)，他們命名為「富勒烯」。這種獨特結構的發現創立了一個嶄新的化學分支。為此，他與克羅託、斯莫利三人共獲1996年諾貝爾化學獎。

　　9. 哈羅德·克羅託，1996年諾貝爾化學獎，發現C60)。

　　10. 裡查德·斯莫裡，1996年諾貝爾化學獎，發現C60)。

　　11.中國化學家李遠哲，1996年諾貝爾化學獎，將交叉分子束實驗方法應用於一般的化學反應，特別是研究較大分子的化學反應，並利用雷射激發已被加速但尚未碰撞的分子或原子，以此控制化學反應的類型。

　　12.約翰·本內特·費恩，2002年諾貝爾化學獎。發明了對生物大分子進行確認和結構分析的方法。

　　13. 田中耕一 ，2002年諾貝爾化學獎，發明基質輔助雷射解吸離子化。

　　二. 有關同位素的基本概念

1、同位素(Isotope): 具有相同質子數，不同中子數的同一元素的不同核素。

　　2、穩定同位素(Stable isotope)

　　同位素可分為兩大類：放射性同位素(radioactive isotope)和穩定同位素(stable isotope)。凡能自發地放出粒子並衰變為另一種同位素者為放射性同位素，無可測放射性的同位素是穩定同位素其中一部分是放射性同位素衰變的最終穩定產物。

　　3、同位素豐度(Isotope abundance)

　　①絕對豐度：指某一同位素在所有各種穩定同位素總量中的相對份額。

　　②相對豐度：指同一元素各同位素的相對含量。例如12C=98.892%，13C=1.108%。大多數元素由兩種或兩種以上同位素組成， 少數元素為單同位素元素 例如19F=100%

　　4、R值和δ值

　　①一般定義同位素比值R為某一元素的重同位素原子豐度與輕同位素原子豐度之比.例如D/H、13C/12C、34S/32S等，由於輕元素在自然界中輕同位素的相對豐度很高，而重同位素的相對豐度都很低，R值就很低且冗長繁瑣不便於比較，故在實際工作中通常採用樣品的δ值來表示樣品的同位素成分。

　　②樣品(sq)的同位素比值Rsq與一標準物質(st)的同位素比值(Rst)比較。比較結果稱為樣品的δ值其定義為：

　　δ(‰)=(Rsq/Rst-1)×1000

　　即樣品的同位素比值相對於標準物質同位素比值的千分差

　　三. 常見同位素質譜儀分類:

 

此處列出部分在儀器信息網參展同位素儀：

賽默飛 DELTA V Advantage氣體同位素質譜儀

　　可與元素分析儀、GasBench、氣相色譜或液相色譜等裝置聯用，用於測定C、N、S、H、O等多元素的穩定同位素比值，可用於食品安全、農業、環境、地質、海洋等領域，進行食品真實性鑑定、原產地判別以及環境汙染物溯源等研究。

詳情請點擊：https://www.instrument.com.cn/netshow/C112805.htm

　

Elementar isoprime 100r穩定同位素質譜 

　　100V超寬動態範圍信號放大器，有利於高C:N， C:S 比樣品的測定; 離子源底置分子渦輪泵、源內磁鐵以及氧化釷保護燈絲，確保離子源長期在零交叉汙染、高靈敏度、長壽命下連續工作，提高質譜耐用性;可擴展多杯接收器，最多可擴展至10杯，用於二元同位素特徵表徵(clumped Isotope);快速質譜峰跳躍，可以勝任CHNS四元素同時測定;標配皮拉尼真空規和潘寧真空規，實時反饋系統真空狀態，進行自動診斷以及安全鎖定保護;IonVantage質譜工作站軟體，兼容可控全部外設，項目組管理模式，方法設定簡便易行，支持腳本控制，增加第三方外設。

詳情請點擊：https://www.instrument.com.cn/netshow/C181402.htm

 其他未列入本文的儀器信息可點擊此處了解：https://www.instrument.com.cn/zc/49.html

     

 

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