

科研人員開發了一種使用可調諧紅外激光差分吸收光譜(TILDAS)的方法,能夠快速、高精度地測量二氧化碳中的團簇同位素組成(Δ???),研究者使用兩個紅外激光器,分別在 2250.2 cm?1 和 2285.1 cm?1 波段,同時直接測量四種關鍵CO?同位素分子(626、636、628、638)的吸收光譜,從根本上避免了質譜法中的同質異位素干擾。實時分析吸收峰面積,通過計算 ([628]/[626])與([638]/[636])的比值來推導反應平衡常數K,并最終轉化為相對于工作參考氣的Δ???值。
該方法在20分鐘的分析時間內,可實現 ±0.009‰ 的標準誤差,精度與頂尖的同位素比率質譜(IRMS)相當,但所需樣品量(15 μmol CO?)更少,分析速度更快。測量得到的Δ???值與基于熱力學理論計算的預測值呈現線性關系,證明了該方法的準確性。Δ???的測量結果對樣品的整體同位素組成(δ13C和δ1?O)依賴性極弱,這意味著即使樣品與參考氣體的背景同位素值差異很大,也能獲得準確的團簇同位素數據。經過嚴格測試,確認在氣體存儲、處理和進樣過程中沒有引入顯著的同位素分餾,保證了分析結果的真實性和可靠性。



上述研究中使用到的設備為TILDAS雙激光團簇同位素測量系統,使用 36 米光程的多通池,體積約為 250 mL,配合高靈敏度 HgCdTe 探測器,采用自動化氣體進樣系統,包括電子閥、氣動閥、臨界孔和壓力傳感器,確保氣體引入過程中無同位素分餾,利用 TDLWintel 軟件實時分析吸收光譜,計算各同位素的峰面積比,進而推導出 Δ??? 值。
由澳作公司代理的Aerodyne碳酸鹽團簇同位素測量系統快速、高精度測量二氧化碳團簇同位素(Δ???)。該產品的技術優勢如下:
·避免同質異位素干擾:傳統的同位素比率質譜法(IRMS)無法區分質量數為47的兩種分子,碳酸鹽團簇同位素測量系統直接測量分子的特定紅外吸收指紋,可以識別并定量目標分子13C1?O1?O,不受其他同質異位素分子的干擾,使測量更直接、更可靠。
·高精度測量:16min測量時間及少于1.6mg方解石樣本,Δ???精度可達0.01‰,堪比IRMS,在保持高精度的前提下,團簇同位素測量系統所需的樣本量更少,分析速度更快,使得科學家能夠進行高時間分辨率或高空間分辨率的研究,解鎖微量樣本分析。
·良好的準確度:溫度的相關性1.028‰ vs 0.928 ‰,測量結果能夠跟蹤由溫度變化引起的團簇同位素組成的變化,測量值與真實值高度一致,這種溫度相關性不受樣品初始來源的顯著影響,表明該溫度計具有廣泛的適用性。
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