本发明专利技术属于同位素分析技术领域，具体涉及一种涉及同位素丰度百分含量的准确测定方法。包括以下步骤：S101：选择合适的接收离子；S102：确定各同位素离子峰对应的磁场位置；S103：接收各同位素离子的离子流信号；S104：同位素百分含量测定与计算。本发明专利技术建立一种只使用一个法拉第接收杯实现物质的同位素比值或同位素丰度百分含量准确测定的分析方法。该方法不局限于单个原子组成的物质同位素分析，也适合多同位素多原子组成的化合物中不同分子量的组成分析。一方面可以获得准确的同位素数据，另一方面使昂贵的仪器得以充分利用。另一方面使昂贵的仪器得以充分利用。另一方面使昂贵的仪器得以充分利用。
【技术实现步骤摘要】
一种涉及同位素丰度百分含量的准确测定方法
[0001]本专利技术属于同位素分析
，具体涉及一种涉及同位素丰度百分含量的准确测定方法。
技术介绍
[0002]同位素是质子数相同中子数不同的同一元素之间的不同核素，这些核素互称同位素。由于中子数的不同，这些核素的原子量也不同。同位素分析是对元素同位素的组成和原子量测定的一种方法。现在的同位素分析中已不局限于单原子的同位素分析，已经涉及到由双原子或多原子组成的物质。同位素物质可以由一种元素组成，也可由两种或多种元素组成，每一种元素可能含有多种同位素，同一物质的质量数可能有很多种，分析会更加困难。
[0003]测量同位素组成的仪器为同位素分析仪，该类仪器价格昂贵，一般一台需几百万甚至上千万元人民币。该类仪器一般根据测定某一固定同位素的需要而配置多个法拉第接收杯，该类分析仪的法拉第接收杯的位置多数较为固定，杯子之间的距离不可调节。只能实现有限的几种元素的多杯(含两杯)同时接收分析。
[0004]同位素分析方法按离子的接收杯的多少可分为单接杯分析法和多接收杯同时接收分析法。图1展示了双法拉第杯同时接收示意原理，待测物质在离子源中形成带电粒子并压缩成规则几何形状，带电粒子进入磁场后进行同位素分离，飞离磁场后进入法拉第接收杯，经放大器放大后得到各同位素的离子强度信号。图2展示了某物质从进样开始，A和B两同位素离子流信号强度随时间的变化图。图2中任一时间区段内采集离子流强度数量，测定A和B两同位素的比值或百分含量，都能得到准确的数据，测量较为准确。多杯同时接收的常见仪器有MAT253气体同位素质谱计、MAT281气体同位素质谱计、ICP
‑
MS质谱计等。
[0005]多法拉第接收杯的同位素质谱计也可使用其中一个接收杯测定物质的同位素组成，常见的方法为磁场扫描得到各同位素的离子峰图谱，如图3。根据图谱，计算各同位素离子峰的峰面积，再计算出各同位素的组成，计算各同位素的百分含量。这种方法由于计算峰面积时不够准确等因素，易造成较大误差，测量不够准确。
[0006]因此，基于这些问题，本专利技术力图建立一种只使用一个法拉第接收杯实现准确测定物质的同位素组成的分析测量方法，使昂贵的质谱计可以充分利用。
技术实现思路
[0007]本专利技术为了解决上述现有技术中存在的问题，建立一种只使用一个法拉第接收杯实现物质的同位素比值或同位素丰度百分含量准确测定的分析方法。该方法不局限于单个原子组成的物质同位素分析，也适合多同位素多原子组成的化合物中不同分子量的组成分析。一方面可以获得准确的同位素数据，另一方面使昂贵的仪器得以充分利用。
[0008]本专利技术为解决这一问题所采取的技术方案是：
[0009]一种涉及同位素丰度百分含量的准确测定方法，具体涉及只用一个法拉第接收杯
实现同位素丰度百分含量的准确测定方法，包括以下步骤：
[0010]S101：选择合适的接收离子
[0011]选择离子流信号强、无干扰或干扰可以忽略、能代表待测物质同位素组成的离子作为接收离子。该接收离子可以是单原子带电离子，也可以是多原子分子带电离子。
[0012]S102：确定各同位素离子峰对应的磁场位置
[0013]选定一个法拉第接收杯，进行磁场扫描，确定各同位素离子峰的峰顶中心对应的大致磁场位置，如图3。再精确扫描确定各同位素离子峰的峰顶中心对应的磁场精确位置，如图4，记住这些磁场位置。
[0014]S103：各同位素离子的离子流信号接收
[0015]设定所采集同位素离子对应的磁场位置，让该同位素离子进入法拉第接收杯，如图5，接收一定时间的离子强度信号。再将磁场位置设定为下一个同位素对应的磁场位置，使该同位素离子进入法拉第接收杯，如图6，接收一定时间的离子强度信号。相同方法，直到所有测定同位素离子强度信号采集完成。
[0016]S104：同位素百分含量测定与计算
[0017]一、两种同位素百分含量测定与计算
[0018]S201：同位素离子流数据采集方式设计
[0019]同一台同位素质谱计的分离效果与接收杯个数的多少无关，同位素离子随时间关系变化相同。单法拉第杯接收与多法拉第杯同时接收的区别在于单法拉第接收时，一次只能接收一种同位素离子的信号，其它同位素离子没有进入接收杯，不被监测而已。假定物质中含有A和B两种同位素，图2展示了双法拉第杯同时接收所得到的两种同位素离子流随时间变化图，对图2进行分析，图中存在一段同位素离子强度与时间变化的关系为直线或近似直线关系的线段，该线段对应的时间长度在300s以上。将这直线或近似直线关系的线段中的一部分分成深灰浅灰相间几个小部分，深灰部分时间相等，浅灰部分时间相等，如图7。图中假定浅灰区域为磁场转换时间，深灰区域为同位素离子流数据采集时间，A同位素的离子流采集分为A1、A2、A3、A4、A5、A6等区段，B同位素的离子流采集分为B1、B2、B3、B4、B5、B6等区段。A同位素在A1区段和A3区段离子流强度的平均值与A2区段的离子流强度相等，A同位素在A1区段和A3区段离子流强度的平均值与B同位素在B2区段的离子流强度之比等同于A同位素在A2区段离子流强度与B同位素在B2区段的离子流强度之比，等同于双法拉第杯同时接收A、B两同位素在A2区段和B2区段的离子。同样道理，B同位素在B2区段和B4区段离子流强度的平均值与B3区段的离子流强度相等，A同位素在A3区段的离子流强度与B同位素在B2区段和B4区段离子流强度的平均值之比等同于A同位素在A3区段离子流强度与B同位素在B3区段的离子流强度之比，等同于双法拉第杯同时接收A、B两同位素在A3区段和B3区段的离子。以此类推，等同于实现了双法拉第杯同时接收A、B两同位素在A4区段和B4区段的离子，双法拉第杯同时接收A、B两同位素在A5区段和B5区段的离子。
[0020]A和B两同位素离子流的采集顺序设定为：
[0021]A1→
B2→
A3→
B4→
A5→
B6[0022](也可采用B1→
A2→
B3→
A4→
B5→
A6的顺序，方法相同)
[0023]具体的：A和B两同位素离子流的采集方式为：采集同位素A数据I
A1
→
磁场位置调整
→
采集同位素B数据I
B2
→
磁场位置调整
→
采集同位素A数据I
A3
→
磁场位置调整
→
采集同位
素B数据I
B4
→
磁场位置调整
→
采集同位素A数据I
A5
→
磁场位置调整
→
采集同位素B数据I
B6
，数据采集完毕。每次数据采集时间相等，每次磁场位置调整时间相等。
[0024]S202：同位素离子流的数据采集的起始时间确定
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种涉及同位素丰度百分含量的准确测定方法，其特征在于：包括以下步骤：S101：选择合适的接收离子选择离子流信号强、无干扰或干扰可以忽略、能代表待测物质同位素组成的离子作为接收离子；S102：确定各同位素离子峰对应的磁场位置选定一个法拉第接收杯，进行磁场扫描，确定各同位素离子峰的峰顶中心对应的磁场位置，并记录这些磁场位置；S103：接收各同位素离子的离子流信号逐个设定所采集同位素离子对应的磁场位置，让该同位素离子进入法拉第接收杯，接收一定时间的离子强度信号；S104：同位素百分含量测定与计算。2.根据权利要求1所述的一种涉及同位素丰度百分含量的准确测定方法，其特征在于：步骤S101中所述接收离子可以是单原子带电离子，也可以是多原子分子带电离子。3.根据权利要求2所述的一种涉及同位素丰度百分含量的准确测定方法，其特征在于：步骤S102中确定各同位素离子峰对应的磁场位置的方法为：选定一个法拉第接收杯，进行磁场扫描，确定各同位素离子峰的峰顶中心对应的大致磁场位置，再精确扫描确定各同位素离子峰的峰顶中心对应的磁场精确位置，并记录这些磁场位置。4.根据权利要求3所述的一种涉及同位素丰度百分含量的准确测定方法，其特征在于：步骤S103中接收各同位素离子的离子流信号的方法为：设定所采集同位素离子对应的磁场位置，让该同位素离子进入法拉第接收杯，接收一定时间的离子强度信号；再逐个将磁场位置设定为下一个同位素对应的磁场位置，使该同位素离子进入法拉第接收杯，接收一定时间的离子强度信号，直到所有测定同位素离子强度信号采集完成。5.根据权利要求4所述的一种涉及同位素丰度百分含量的准确测定方法，其特征在于：步骤S104中同位素百分含量测定与计算步骤如下：S201：设计同位素离子流数据采集方式；S202：在采集数据前需要进行离子流强度随时间变化关系的监测，确定同位素离子流的数据采集的起始时间；S203：采集同位素离子流强度的数据；S204：设计同位素离子流强度记录和同位素比值计算表；S205：根据公式计算同位素物质的同位素丰度百分含量。6.根据权利要求5所述的一种涉及同位素丰度百分含量的准确测定方法，其特征在于：当一种物质含有A和B两种同位素时，步骤S201中A和B两同位素离子流的采集方式为：采集同位素A数据I
A1
→
磁场位置调整
→
采集同...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐作文，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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