同位素的基本概念與質(zhì)譜儀（IRMS）的原理和應(yīng)用

　　同位素質(zhì)譜最初是伴隨著核科學(xué)與核工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的，同位素質(zhì)譜是同位素地質(zhì)學(xué)發(fā)展的重要實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。當(dāng)前我國同位素質(zhì)譜技術(shù)已深入到礦床同位素地球化學(xué)、巖石年代學(xué)、有機(jī)穩(wěn)定同位素地球化學(xué)、無機(jī)穩(wěn)定同位素地球化學(xué)等各個方面，并在國家一系列重大攻關(guān)和研究課題中發(fā)揮重大作用，如金礦和石油天然氣研究、水資源開發(fā)等。穩(wěn)定同位素技術(shù)的出現(xiàn)加深了生態(tài)學(xué)家對生態(tài)系統(tǒng)過程的進(jìn)一步了解，使生態(tài)學(xué)家可以探討一些其它方法無法研究的問題。與其它技術(shù)相比，穩(wěn)定同位素技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于使得這些生態(tài)和環(huán)境科學(xué)問題的研究能夠定量化并且是在沒有干擾（如沒有放射性同位素的環(huán)境危害）的情況下進(jìn)行。有些問題還只能通過利用穩(wěn)定同位素技術(shù)來解決?，F(xiàn)在，有許多農(nóng)業(yè)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)，已經(jīng)開始使用高精度同位素質(zhì)譜計(jì)從事合理用肥、果實(shí)營養(yǎng)、固氮分析、農(nóng)藥毒性、家畜氣候?qū)ψ魑锏挠绊懸约笆称焚|(zhì)量控制等多方面的研究工作。與原子能和地質(zhì)研究工作相比較，在農(nóng)業(yè)和食品方面應(yīng)用同位素方法從事科研和檢測工作，正處于方興未艾階段，隨著人類社會發(fā)展，對農(nóng)業(yè)的要求越來越高，今后大力開展和普及用現(xiàn)代化方法研究農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、改善果實(shí)質(zhì)量以及進(jìn)行食品質(zhì)量控制檢測的工作前途無限廣闊。

　一、 有關(guān)同位素的基本概念

　　1、 同位素（Isotope）

　　由于原子核所含有的中子數(shù)不同，具有相同質(zhì)子數(shù)的原子具有不同的質(zhì)量，這些原子被稱為同位素。例如，碳的3個主要同位素分別為12C、13C和14C，它們都有6個質(zhì)子和6個電子，但中子數(shù)則分別為6、7和8。

　　2、 穩(wěn)定同位素（Stable isotope）

　　同位素可分為兩大類：放射性同位素（radioactive isotope）和穩(wěn)定同位素（stable isotope）。

　　凡能自發(fā)地放出粒子并衰變?yōu)榱硪环N同位素者為放射性同位素。

　　無可測放射性的同位素是穩(wěn)定同位素。 其中一部分是放射性同位素衰變的最終穩(wěn)定產(chǎn)物。例如206Pb和87Sr等。另一大部分是天然的穩(wěn)定同位素，即自核合成以來就保持穩(wěn)定的同位素，例如12C和13C、18O和16O等。與質(zhì)子相比，含有太多或太少中子均會導(dǎo)致同位素的不穩(wěn)定性，如14C。這些不穩(wěn)定的“放射性同位素”將會衰變成穩(wěn)定同位素。

　　3、 同位素豐度（Isotope abundance）

　?、?絕對豐度：指某一同位素在所有各種穩(wěn)定同位素總量中的相對份額，常以該同位素與1H（取1H＝1012）或28Si（28Si＝106）的比值表示。這種豐度一般是由太陽光譜和隕石的實(shí)測結(jié)果給出元素組成，結(jié)合各元素的同位素組成計(jì)算的。

　?、?相對豐度：指同一元素各同位素的相對含量。例如12C＝98.892％，13C＝1.108％。大多數(shù)元素由兩種或兩種以上同位素組成，少數(shù)元素為單同位素元素，例如19F＝100％。