稳定同位素怎么测：IRMS 与 MC-ICP-MS 原理、区别与选型

同位素比值分析主要有两大平台：气体源同位素比值质谱（IRMS，常与元素分析仪联用为 EA-IRMS）与多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）。 两者的电离方式、适用元素与前处理都不同，选错平台会直接影响能不能测、精度够不够。本文梳理两者的原理、分工与选型逻辑，供研究设计与送检参考。

一、IRMS：轻稳定同位素的经典平台

IRMS 采用气体离子源（电子轰击电离）。样品需先经化学转化为简单气体——燃烧/裂解成 CO₂、N₂、SO₂、H₂、CO 等，再进质谱按质荷比分离、由多个法拉第杯同时接收， 测出如 ¹³C/¹²C、¹⁵N/¹⁴N、³⁴S/³²S、²H/¹H、¹⁸O/¹⁶O 的比值，以 δ 值相对国际参考标准报告（碳→VPDB、氮→AIR、硫→VCDT、氢氧→VSMOW）。 与元素分析仪联用即 EA-IRMS，适合固体有机/无机样的批量 C、N、S 同位素分析。

• 适用元素：传统轻稳定同位素 H、C、N、O、S。
• 前处理：须把待测元素定量转化为气体（燃烧/在线裂解），不同同位素体系一般分别单独测定。
• 校正：δ 记法 + 用国际标准物质做标准化/校准曲线外部校正。
• 样品量：相对较大（较 ICP-MS 更耗样）。

二、MC-ICP-MS：金属与重同位素的高精度平台

MC-ICP-MS 采用高温等离子体离子源，电离效率极高，能把 IRMS 的燃烧路线难以电离的金属与类金属也电离为离子； 配双聚焦质量分析器（Nier-Johnson 几何）与一排法拉第杯，多接收器同时测量各离子束，因而比单接收 ICP-MS 精度显著更高。 它是 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr、Pb、Fe、Cu、Zn、Ca 等金属/放射成因同位素体系的主力平台，样品用量通常更小、可做痕量。

• 适用元素：金属与类金属、放射成因及非传统稳定同位素（Sr、Pb、Fe、Cu、Zn、Ca 等）。
• 前处理：一般需化学纯化/柱分离目标元素以消除基质与同量异位素干扰。
• 校正：仪器质量歧视（mass bias）用标准–样品交叉法（standard-sample bracketing）等校正。
• 样品量：通常小于 IRMS、可做痕量（如硫同位素测定，MC-ICP-MS 所需硫量通常更少，具体视方法而定）。

三、两平台对照与选型

选型逻辑：测 H、C、N、O 的传统轻同位素→选 EA-IRMS；测 Sr、Pb 等金属/放射成因同位素→选 MC-ICP-MS。 硫处于两者边界：EA-IRMS 可测 δ³⁴S，MC-ICP-MS 在样品量极少或需痕量时更有优势。实际以目标元素、精度要求与可得样品量共同决定。

四、核素科技的平台配置

核素科技同时具备 EA-IRMS 与 MC-ICP-MS 两条线：前者承接 δ¹³C、δ¹⁵N、δ³⁴S、δ²H/δ¹⁸O 等轻稳定同位素检测， 后者承接 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr、Pb 等金属同位素检测，可覆盖从食品溯源、生态、环境到地质的多元研究需求。 具体项目、精度指标与送样量请与技术顾问确认。

常见问题

相关内容