[发明专利]一种同位素质谱仪

说明书

本发明公开一种同位素质谱仪。所述质谱仪包括：电子回旋共振离子源、前端分析装置、后端分析装置和离子探测器；电子回旋共振离子源与前端分析装置连接，电子回旋共振离子源用于产生多价电荷态的离子束；前端分析装置与后端分析装置连接，前端分析装置对离子束进行选择、分离，并接收常量、微量、痕量级的离子束；后端分析装置与离子探测器连接，后端分析装置用于排除超痕量级的待测同位素的本底；离子探测器用于接收超痕量级的离子束，并对超痕量级的离子束进行能量测量与分离，获得超痕量级的待测同位素。本发明的质谱仪具有排除分子本底和同量异位素本底能力，同时还有束流强、传输效率高等优点，从而有效地提高同位素MS测量的丰度灵敏度。

技术领域

本发明涉及质谱学仪器领域，特别是涉及一种同位素质谱仪。

背景技术

同位素质谱法(Mass Spectrometry,以下简称MS)是测量样品中同位素丰度比值的一种MS，例如3H/H、13C/12C、18O/16O等等。通过同位素原子数比值的测量，能够得到事物年代和过程示踪信息。广泛应用于地质、环境、考古、海洋等许多学科。

传统同位素MS仪器，主要由离子源系统、质量分析器系统和离子检测器系统组成。同位素MS因存在分子离子本底和同量异位素离子本底的干扰，而影响丰度灵敏度的测量，其同位素丰度灵敏度对于14C的测量，14C/12C比值仅能够达到10^-6-10^-8，即达到痕量的分析范围。

由于地质、环境、生物医学、考古、海洋等学科研究的深入发展，需要测量元素的同位素丰度灵敏度水平不断提高，通常要求测量的丰度灵敏度达到10^-8—10^-15范围，即超痕量的范围。目前同位素MS仪器的丰度灵敏度还远远不能够满足测量的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种同位素质谱仪，以提高同位素MS测量的丰度灵敏度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种同位素质谱仪，所述质谱仪包括：电子回旋共振离子源、前端分析装置、后端分析装置和离子探测器；所述电子回旋共振离子源与所述前端分析装置连接，所述电子回旋共振离子源用于产生多价电荷态的离子束；所述前端分析装置与所述后端分析装置连接，所述前端分析装置对所述离子束进行选择、分离，并接收常量、微量、痕量级的离子束；所述后端分析装置与所述离子探测器连接，所述后端分析装置用于排除超痕量级的待测同位素的本底；所述离子探测器用于接收超痕量级的离子束，并对所述超痕量级的离子束进行能量测量与分离，获得超痕量级的待测同位素。

可选的，所述质谱仪还包括：运算模块；所述运算模块与所述前端分析装置的输出端连接，所述运算模块用于计算所述前端分析装置接收的接收常量、微量、痕量级的离子束的同位素丰度比值；所述运算模块还与所述离子探测器的输出端连接，所述运算模块还用于计算所述离子探测器获得的超痕量级的待测同位素的丰度比值。

可选的，所述电子回旋共振离子源为正离子源，对于从H到Pu的所有元素、锕系元素、超锕系元素均能产生多价电荷态的离子。

可选的，所述前端分析装置具体包括：加速段、第一磁分析器和离子接收器；所述加速段的离子输出端与所述第一磁分析器的输入端连接，所述第一磁分析器的输出端对应固定所述离子接收器；所述第一磁分析器用于对所述加速后的离子束进行选择、分离；所述离子接收器用于接收分离出的常量、微量、痕量级的离子束。

可选的，所述加速段为单级静电加速管，所述加速管加速的束流强度范围为10μA-10mA，所述加速管的工作电压为10kV-600kV。

可选的，所述离子接收器为一组法拉第杯，所述法拉第杯的个数为5～9个。