同位素質譜
同位素質譜
專業簡介：中國質譜學會成立以來，我們同位素質譜獲得了重大發展。一大批從事同位素質譜工作的專家在同位素地質學、核科學和基礎科學中取得了不少重要的研究成果。同位素質譜在我國農業、醫學、環境 學、海洋學、石油、化工、冶金等方面的應用也日益廣泛。近年來，同位素質譜學在高解析度、高準確度、高靈敏度研究方面上了新的台階，而且在同位素精確質量測定、化學溯源與世界水平接近。
同位素地質學方面
同位素質譜是同位素地質學發展的重要實驗基礎。當前我國同位素質譜技術已深入到礦床同位素地球化學、岩石年代學、有機穩定同位素地球化學、無機穩定同位素地球化學等各個方面，並在國家一系列重大攻關和研究課題中發揮重大作用，如金礦和石油天然氣研究、水資源開發等。
核科學與核工業方面
同位素質譜最初是伴隨著核科學與核工業的發展而發展起來的。主要研究領域：
1）超低丰度同位素雜質的分析：核工業的迅速發展和我國核產品不斷進入國際市場，對超低丰度同位素雜質分析提出了很高的要求；
3）U、Li等同位素標準參考物質的研製。
核物理研究方面
包括原子質量的精確測測定；測定原子核的結合能和斂集曲線；測定放射性同位素的半衰期；同位素丰度和原子量的精確測量；發現天然反應堆；在高能核物理研究中的應用同位素質譜測量在高能核物理研究工作中主要有以下幾項應用：
研究能量在100兆電子伏以上的個子與靶子作用所發生的核反應機理；
研究發生在星球表面和大陸空間及隕石上的宇宙線照射形成的核反應機理；
探討核反生成的短壽命粒子與質量關係；
測定高能粒子與靶子作用的核反應截面和碎片粒子產額；
高能質譜測定常集中在對稀有氧化和鹼金屬的分析工作上。
標準參考物質的研製發明方面
標準參考物質的研製是衡量一個國家分析工作水平的重要標誌。同位素稀釋質譜（IDMS）是唯一微量、痕量和超痕量元素權威測量法。因為IDMS可以通過天平稱重和同位素丰度比的質譜測量，將化學成分分析轉化為同位素丰度的質譜測量。IDMS具有絕對測量性質；靈敏度高；方法準確；測量的動態範圍寬；樣品製備不需要嚴格定量分離；測量值能夠直接溯源到國際基本單位制的物質量基本單位——摩爾。
進行營養學、藥理學和臨床醫學方面的研究；利用IDMS法測定人體血、尿、發中的微量元素，進行病情診斷和病理研究工作。如醫用同位素質譜分析方法主要有CO2呼氣檢查、4He和重水示蹤原子等方法。利用He示蹤原子方法，檢驗肺功能障礙性病變患者，已獲得明顯效果。應用重水作示蹤劑，檢測人體肺水腫患者，給出與正常人不同變化曲線。
在生物學和化學研究工作中的應用
穩定性同素示蹤原子方法，正在越來越多的領域裡代替了放射性示蹤原子方法，從而擴大了示蹤原子的應用範疇。如應用穩定性同位素示蹤原子方法，採用含有18O的重氧水H218O作示蹤原子，進行質譜分析，最後證明綠色植物放出的氧氣，主要來源於根部吸入的水分，而不是光合作用放出的氧氣。
用18C方法證明了光合作用不僅能在光照條件下進行，耐用也能在黑暗條件下以緩慢的速度進行。
用征水和重氧水澆灌植物，然後定時採集植物各部位的水進行分析，發現些樹木運送水分的速度高達每小時14 m。
用重水作標記，探測人體水的循環，發現吸入少量重水以後，經兩個小時即在人體所有各器官達到平衡，即重水成分已均勻分佈。兩個星期以後完全排出體外。為此，在某些從事放射性物質研究的機構里，給工作人員發放茶葉，以加速體內水分流通，有利於排出少量放射性物質。
在化學領域中，早在30年以前，就已經應用D 、18O和18N等同位素作示蹤原子，研究有機化合物的結構和成分變化情況。
近年來同位素質譜在環境科學的應用日益受到重視，尤其在大氣、土壤、水質及生態環境研究均發揮重要作用。應用穩定性同位素丰度變化，研究和指示環境污染源和污染程度，在環保工作中的重要意義。如利用測定鉛同位素比的方法，很容易判明汽油生產廠家及其對大氣的污染程度；在環保工作中，還使用同位素稀釋方法測定各種水抽中有害的微量元素含量，用以監測水質質量。
現在，有許多農業研究機構和大學，購買高精度同位素質譜計，以從事合理用肥、果實營養、固氮分析、農藥毒性、家畜氣候對作物的影響等多方面的研究工作。而且隨著世界人口的增加，提高糧食單產的問題越發顯得重要，所以農業研究工作有著極為廣闊的前途。
⑴合理使用肥料；
⑵農藥毒性的研究；
⑶用輕水灌溉；
⑷研究氣候對作物的影響。如用18O作示蹤原子，研究溫度和農作物生長和成分的影響表明，灌溉水只供給植物組織中15%的氧，其餘85%的氧只能從空氣中的CO2取得；
（5）固氮酶的研究。如用15N作示蹤原子研究固氮作用，發現各種固氮酶能夠將土壤中的氮固定下來，有效地克服了氮的蒸發和流失作用，然後再把它固定下來的氮當中的20%排給水稻利用。還發現了水稻根際糞產鹼菌和陰溝腸細菌的固氮作用，並能將氮轉移給水稻。這些均為我國農業研究工作者發現的廉價固氮酶，有一定的經濟價值。質譜分析為固氮研究提供了可靠的數據。
與原子能和地質研究工作相比較，農業上應用同位素方法從事科研工作，正處於方興未艾階段，隨著人類社會發展，對農業的要求越來越高，今後大力開展和普及用現代化方法研究農業增產和改善果實質量的工作前途無限廣闊。
（9）其他應用
如石油、冶金、電子等方面。