同位体比質量分析計とは何ですか？
同位体比質量分析計（IRMS）は、特定の元素の異なる同位体の比を測定する機器です。すべての元素には、核内の中性子の数だけで互いに異なる同位体があり、異なる原子量を与えます。同位体比質量分析計の背後にある原理は、異なる質量に基づいて同位体を区別し、同位体のペア間の比を決定することです。このデバイスは、材料のサンプルの年齢と起源に関する重要な情報を提供できます。同位体比質量分析計は、地質学、生物学、法医学などの多くの分野でアプリケーションを持っています。
同位体比質量分析計の設計は異なる場合がありますが、一般的には同じ基本原則に従います。サンプルが導入される入口があり、材料がガスに変換される燃焼室につながり、おそらく生産される可能性のある異なるガスを分離する手段を備えています。この段階alしたがって、複雑な生物学的材料を、二酸化炭素（Co 2 ）、水（h 2 o）、窒素（n 2 ）などの分析に必要な単純な化合物に変換します。得られたガスは、電子のビームによってイオン化されているイオン化チャンバーに供給されます。イオン化ガスは、ビームとして質量分離領域に焦点を合わせます。そこでは、電磁石を使用してイオンを偏向させるため、質量に応じて異なる同位体が分離されます。
質量分離領域を通過した後、イオンは検出されたイオンの数に比例した電気信号を生成するコレクターに到達します。軽い同位体のイオンは、より重いものよりも磁場によって偏向されているため、コレクターはそれに応じて配置されます。したがって、異なる同位体の相対的な割合を計算できます。
サンプルはBeinの前に準備する必要がありますG同位体比質量分析計に導入されました。たとえば、生物学的物質の場合、サンプルは葉、土壌、またはその他の非同化物質の形である場合があります。通常、固体材料は乾燥し、微粉末に粉砕されます。液体サンプルは乾燥または多孔質固体材料に吸収されます。同位体比分析を実行する前に、通常、既知の元素と同位体比の材料を使用したキャリブレーションが実行されます。
地球上の特定の元素の安定した同位体の全体的な比率は、惑星の層の時点で固定されていました。元素の異なる同位体には同じ化学的性質がありますが、機動性や揮発性などの他の要因は、同位体の質量の影響を受けます。これらの違いにより、さまざまな地球化学的および生化学的プロセスは、背景値に比べて特定の同位体を集中または枯渇させる可能性があります。これは、同位体分別として知られる現象です。たとえば、光合成の結果s大気に対する同位体炭素-13の小さいが大幅な枯渇。
炭素、酸素、窒素などの元素の同位体の比の違いは、サンプルの起源と歴史に関する重要な情報を提供できます。同位体比質量分析計を使用して、材料が有機起源であるかどうかを判断することが可能です。これは法医学で使用できます。たとえば、違法薬物のサンプルは、容疑者から採取した起源と土壌サンプルにまでさかのぼることができます。
温度と降水量が同位体分別に影響を与える可能性があるため、同位体比質量分析は、過去の地球の気候を調査するために使用できます。シェル形成の海洋生物による炭素および酸素同位体の摂取と堆積の速度は、気候によって異なります。 FOSSの同位体比したがって、これらの生物のilized遺体は、それらが生きているときに気候条件に関する情報を取得するために使用できます。
地質学では、放射測定の年代測定は同位体比質量分析計に重要な用途です。特定の金属要素の同位体比を使用して、岩サンプルの年齢を決定できます。岩が形成されると、いくつかの放射性同位体が含まれます。これらは、既知の速度で、同じ要素またはより一般的には異なる要素のいずれかの他の同位体に減衰します。したがって、岩石の年齢を決定するために、元の - または「親」の崩壊製品に対する同位体の比率を使用して使用できます。