细菌反硝化法与化学转化法测试硝酸盐氮氧同位素对比研究

利用细菌反硝化和化学转化法将标准样品、海水、湖水和自来水样品中硝酸盐转化为N₂O,并用气体稳定性同位素质谱测定其氮氧同位素组成,对两种转化方法获得氮氧同位素比值校准曲线的相关参数、方法精密度、准确度和检出限等指标进行对比。结果表明,两种方法将硝酸盐还原为N₂O的转化率均大于90%;细菌反硝化法和化学转化法的氮同位素比值校准曲线斜率分别为0.959和0.481,接近各自理论值1和0.5;两种方法氧同位素比值校准曲线斜率分别为0.908和0.697,与理论值1之间存在一定偏差;两种方法测定氮同位素比值标准偏差均小于0.5‰,氧同位素比值标准偏差均小于1‰;细菌反硝化法和化学转化法测试硝酸盐氮氧同位素方法检出限分别为4.4 nmol和7.54 nmol;两种方法均能较为准确地测定三种类型样品(海水、湖水和自来水)中硝酸盐的氮同位素组成,其结果可以相互验证,差值在0.11‰～0.77‰之间;氧同位素比值差值在3.67‰～5.75‰之间,结果表明,两种方法在硝酸盐还原为N₂O的过程中氧元素产生不同程度的同位素分馏效应,化学转化法产...     

土壤硝酸盐中15N同位素测定前处理自动化辅助装置设计和验证

随着稳定同位素质谱技术在土壤氮循环研究中的广泛应用,氮稳定同位素分析对样品前处理方法提出了更高要求,而合适的样品处理方法是确保分析结果准确可靠的关键。设计开发1种适用于土壤微量硝酸盐中氮稳定同位素分析前处理辅助装置,将基于光电感应装置的自动进样系统与注液、抽真空-气体置换系统相融合,将原前处理方法中液体试剂注入,反应体系抽真空及氦气置换等人为操作过程改为自动化处理环节。系统测试结果表明:该套辅助装置具有良好的自动抽真空、注气和加液重复性。装置抽真空系统的真空度绝对误差可控制在0.5 Pa以内,气体注入体积绝对误差可控制在0.2 mL以内,而注液系统的注液体积绝对误差也可控制在0.1 mL以内,变异系数(CV)均小于1%。使用标准参比样品测试整套系统的准确度和精密度,所有测试样品均获得了较好的准确度和精密度,CV<1%。研制的装置结合痕量气体预浓缩装置—稳定同位素质谱(PreCon-IRMS)联用仪,可以建立方便快捷的低样品量下硝酸盐中15 N同位素质谱检测方法,可为土壤氮循环过程研究提供关键技术支撑。     

土壤硝酸盐中15N同位素测定前处理自动化辅助装置设计和验证

随着稳定同位素质谱技术在土壤氮循环研究中的广泛应用,氮稳定同位素分析对样品前处理方法提出了更高要求,而合适的样品处理方法是确保分析结果准确可靠的关键.设计开发 1 种适用于土壤微量硝酸盐中氮稳定同位素分析前处理辅助装置,将基于光电感应装置的自动进样系统与注液、抽真空-气体置换系统相融合,将原前处理方法中液体试剂注入,反...     

硝酸盐氮同位素反硝化细菌法测试技术的建立

根据实验室条件,建立了反硝化细菌法测试技术,用于地下水和沉积物硝酸盐氦同位素测试.利用国际同位素参考物质和实际样品开展了一系列条件试验.两个国际同位素标准IAEA-N3和USGS34的分析结果显示,δ15N分析具有很好的重复性,精度变化在0.09‰-0.48‰之间,均值为0.25‰;实际样品的δ15N分析也是可重复的,...     

一种测量弱吸收条件下锂同位素比率的新方法

在激光化学法锂同位素分离工作中,需对锂原子蒸汽密度进行实时监测。通过同位素比率的数值分析可提供分离实验中诸如激光功率、化学反应区温度、压强以及光化学反应时间等参数的优化依据。吸收光谱法可快速准确地测量非弱吸收条件下的锂同位素比率。对于低锂原子蒸汽密度的弱吸收条件,受示波器的分辨极限和存储时舍入误差的影响,不能得到准确有效的同位素比率数值。为了克服实验测量上存在的弱点,提出了一种基于差分电路采集信号的高分辨率高精度的研究方法,有效解决了弱吸收条件下的同位素比率测量问题。将该方法应用于天然锂进行了测试,得到的锂同位素比率为12.37±0.56。该方法对于采用吸收光谱法测量同位素比率具有通用性,也可在其他类似分离工作中应用。     

稳定同位素示踪技术中15N丰度及全氮测量的新方法

本方法利用ＳＴ－ＩＭＳ－８８型离子质谱计快速测样的特点，结合同位素稀释技术同时测定全氮和１５Ｎ丰度，并适用于微量氮的分析。该方法技术操作方便，精确度高，有一定的推广使用价值。     

基于光化学锂同位素分离条件的同位素比率测量

从光化学锂同位素分离实验研究的需求出发,基于其分离条件,提出了一种测量锂同位素比率的方法。该方法利用锂原子蒸气对探测光吸收峰的峰值来计算锂的同位素比率,避开了测量原子密度时所需的吸收信号频率定标与光强随频率变化积分中积分限的选择问题。该方法还根据锂同位素吸收谱的特殊性采用具有较强吸收效应的⁶Li的D₂线对应的吸收峰峰值,可在原子蒸气中⁶Li含量较低时提高对比率的测量精度。设计并搭建了实验装置,对该方法进行了测试。同一条件下所测得的同位素比率相对标准偏差小于1%,表明该方法对光化学分离方法中锂同位素比率相对变化是敏感的。这意味着该方法可作为以原子蒸气为分离介质的激光锂同位素分离研究的诊断手段。     

数值模拟激光辅助凝聚抑制同位素分离中喷嘴构型对超声速射流的影响

激光辅助凝聚抑制同位素分离(CRISLA)方法需要激光选择性激发超声速射流中的同位素分子,装置内的流场会对分离效果产生影响。CRISLA中超声速射流主要受喷嘴构型的影响,本研究利用计算流体力学(CFD)方法研究喷嘴构型参数(喉部直径、扩张段长度、扩张角度)对CRISLA流动的影响。结果表明,喉部直径是影响射流低温区温度的主要因素,喷嘴扩张段长度对喉部直径3～5 mm喷嘴射流低温区温度影响不明显,而对喉部直径<3 mm的喷嘴射流低温区温度影响较大;喉部直径在3～5 mm时,扩张段长度及扩张角度对射流低温区位置影响小,低温区都位于喷嘴外,喉部直径<2 mm时,扩张段长度与扩张角度对射流低温区位置有显著影响,需要优化二者关系才能在喷嘴外获得较理想射流。在保障低温区位于喷嘴外的前提下,适当增大扩张段角度有利于射流径向扩散。研究的几种喷嘴构型能形成较理想射流,可为未来实验研究提供参考。     

研究不变价化学交换体系同位素效应的一种新级联实验方法

本文提出了研究不变价化学交换体系同位素效应的一种新级联实验方法,该方法是对Wood-ward法的一种改进。     

基于液相色谱-同位素稀释质谱法测定氨基酸的蛋白质定量方法

为定量分析蛋白质,建立蛋白质水解液中氨基酸的液相色谱-同位素稀释质谱分析方法。蛋白质在6 mol/L盐酸溶液存在下130℃水解,经Hypercarb多孔石墨碳色谱柱、0.1%全氟戊酸水溶液/乙腈流动相体系分离,选择脯氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸5种较为稳定的氨基酸,以其相应的稳定同位素标记物为内标括号法定量,结合蛋白质的氨基酸序列信息实现对蛋白质的绝对定量。结果表明,5种氨基酸在10～1 000 ng/mL范围内线性关系良好(R²>0.995),检出限和定量限分别在0.02～0.07 ng/mL和0.06～0.2 ng/mL之间,3个不同质量水平下经水解处理的回收率在97.0%～102.4%之间、相对标准偏差在1.1%～3.0%之间。对新型冠状病毒(新冠病毒)N蛋白人源IgG单克隆抗体有证标准物质的分析结果和新冠病毒N蛋白国家计量比对的测量结果满意,证明该方法具有足够的准确度。     

应用可调谐外腔半导体激光器测量锂同位素比率

采用中心波长固定的可调谐外腔半导体激光器作为光源,通过激光吸收光谱法对锂原子同位素比率进行测量。该方法利用PID温控器实现锂金属蒸发温度的控制和测量。采用激光斜入射的方式消除光路调试过程中产生的标准具效应。实验测量给出了6组不同腔体温度下⁶Li和⁷Li在671 nm附近的吸收光谱,通过对⁶LiD₁和⁷LiD₂吸收峰进行积分吸收计算,得到⁶Li/⁷Li同位素比率测量精度可达2.5%。     

Rapid-Swept CW Cavity Ring-down Laser Spectroscopy for Carbon Isotope Analysis

With the aim of developing a portable system for an in field isotope analysis, we investigate an isotope analysis based on rapid-swept CW cavity ring-down laser spectroscopy, in which the concentration of a chemical species is derived from its photo absorbance. Such a system can identify the isotopomer and still be constructed as a quite compact system. We have made some basic experimental measurements of the overtone absorption lines of carbon dioxide (¹²C¹⁶O₂, ¹³C¹⁶O₂) by rapid-swept cavity ring-down spectroscopy with a CW infrared diode laser at 6,200 cm^?1(1.6)mm). The isotopic ratio has been obtained as (1.07±0.13)x 10^?2, in good agreement with the natural abundance within experimental uncertainty. The detection sensitivity in absorbance has been estimated to be 3x 10^?8cm^?1.     

重水中氢氧同位素的质谱分析

用高分辨率质谱计分析了重水中氢与氧的同位素组成；分析了重水的分子组成、质谱中的单电荷离子；利用高分辨率质谱峰相对强度，计算了重水中的氢氧同位素组成。结果表明，高分辨率质谱法分析重水，可同时分析其中的氢同位素和氧同位素，并且用样量小，结果可靠。     

溶解硫酸盐硫同位素测试预处理方法优化

为分析水体中硫酸盐硫同位素组成,常将SO2-4转化为固体BaSO4,进行预处理,但是该方法对体积少且低浓度硫酸盐样品(0～20 mg·L-1)存在耗时长、回收率低等问题,对硫同位素测试结果的影响仍不明确.本文通过对不同Ba2+添加量、反应温度、pH和沉淀时间等条件对SO2-4回收率及δ34 SBaSO4测试影响进行研究...     

激光吸收光谱法实时监测原子蒸气密度

采用固体激光器泵浦环形染料激光器作为光源,通过激光吸收光谱法对钆原子蒸气密度进行实时监测。应用光纤远距离传输提高光路稳定性,采用多步吸收光程技术,并引入参考光消除激光功率不稳定因素影响。实验结果表明：采用该方法建立的原子蒸气密度实时监测系统标准误差约为4%,可为激光同位素分离过程提供可靠数据,从而提高分离效率。     

Preliminary Study of Isotopic Methanes Analysis by Laser Raman Spectroscopy for In-Situ Measurement at Fusion Fuel Gas Processing

Application of laser Raman spectroscopy for fusion fuel gas processing was studied by measuring isotopic methanes exchanged with hydrogen isotopes, which are considered to be a major impurities in the processing. For experimental gases, isotopically equilibrated deuterium and methane were prepared in the presence of solid catalyst. Large Raman scattering peaks of v ₁, bands were observed at 2,917 cm^?1 for CH₄ and at 2,100-2,200 cm_?1 for deuterated derivatives of methane C(H,D)₄. Under a spectral resolution of 5 cm_?1, the v ¹ bands of CH₃D and CH₂D₂ were observed as an overlapped peak, the relative absolute Raman intensity ratio of each isotopic methane was obtained as CH₄: CH₃D+CH₂D₂: CHD₃: CD₄=230: 74: 144: 100. On the other hand, the Raman intensity ratio obtained from pure deuterated standard methane was CH₄: CH₃D: CH₂D₂: CHD₃: CD₄=230: 53: 33: 115: 105. It was confirmed that isotopically equilibrated hydrogen isotopes and methane mixed gas would be applicable for an alternative standard gas for fusion fuel processing gas analyzing system.     

Characterization of Nitrogen Glow Discharge Plasma via Optical Emission Spectrum Simulation

Optical emission spectroscopy in nitrogen glow discharge plasma is simulated, and the collision excitations and characteristic emissions of the species （N2, N2^＋, N^＋, N） are investigated by a Monte Carlo model for nitrogen molecular gas discharge. The excitation rates of the main excited states are calculated and the corresponding relation and relative magnitude between the distribution of excitation rate of a certain excited state and the distributions of the emission rates of various lines originating from this excited level are also explored. The simulated results are compared with the experimental measurements in two typical discharge conditions. The luminescence mechanism of the line N2^＋： 391.4 nm is explained based on the microscopic plasma processes. The cathode glow in N2 discharge is found to be mainly caused by N^＋ impact excitation and the intensity of cathode glow decreases with the voltage. The corresponding relation between the emission rate or intensity of the 391.4 nm line and the production rate and the density of N2^＋ is also examined.     

超短脉冲激光自生磁场同位素分离实验研究

通过超短脉冲激光与固体氮化硼（BN）靶相互作用过程中产生的自生磁场实现了对同位素硼的分离,采用二次离子质谱法（SIMS）对同位素分离效果进行了测量。研究表明,一级浓缩比达50.8%。     

热表面电离质谱法测定钚氧化物中的钚同位素组成

采用热表面电离质谱法对钚氧化物中钚同位素丰度进行了测定。通过对钚氧化物样品预处理、离子源和分析器的真空控制、法拉第杯接收效率检测、测量过程中的信号强度大小控制、信号强度稳定性控制以及测量时间的控制等条件进行优化,确定了最佳预处理条件和测量条件,实现了钚氧化物中钚同位素组分的准确测定。在选定的条件下,测定了钚标准样品中的钚同位素丰度,主同位素239Pu和242Pu测量精密度(sr)均优于0.05%(n=6)。