质谱学原理与同位素质谱分析方法_重新改_
质谱基本原理
质谱基本原理质谱法是将样品离子化，变为气态离子混合物，并按质荷比（m/z）分离的分析技术;质谱仪是实现上述分离分析技术,从而测定物质的质量与含量及其结构的仪器。
质谱分析法是一种快速,有效的分析方法,利用质谱仪可进行同位素分析,化合物分析,气体成分分析以及金属和非金属固体样品的超纯痕量分析。
在有机混合物的分析研究中证明了质谱分析法比化学分析法和光学分析法具有更加卓越的优越性，其中有机化合物质谱分析在质谱学中占最大的比重,全世界几乎有3/4仪器从事有机分析, 现在的有机质谱法，不仅可以进行小分子的分析，而且可以直接分析糖，核酸，蛋白质等生物大分子，在生物化学和生物医学上的研究成为当前的热点，生物质谱学的时代已经到来，当代研究有机化合物已经离不开质谱仪。
一.仪器概述1.基本结构质谱仪由以下几部分组成供电系统┏━━━━━┳━━━━━━╋━━━━━━━┳━━━━━━┓进样系统离子源质量分析器检测接收器数据系统┗━━━━━┻━━┳━━━┻━━━━━━━┛真空系统(1)进样系统:把分析样品导入离子源的装置,包括:直接进样,GC,LC及接口,加热进样,参考物进样等。
(2)离子源:使被分析样品的原子或分子离化为带电粒子(离子)的装置,并对离子进行加速使其进入分析器，根据离子化方式的不同,有机常用的有如下几种,其中EI,FAB最常用。
EI(Electron Impact Ionization):电子轰击电离——最经典常规的方式,其他均属软电离，EI 使用面广，峰重现性好，碎片离子多。
缺点：不适合极性大、热不稳定性化合物，且可测定分子量有限，一般≤1,000。
CI(Chemical Ionization):化学电离——核心是质子转移，与EI相比，在EI法中不易产生分子离子的化合物，在CI中易形成较高丰度的[M+H]+或[M-H]+等‘准’分子离子。
得到碎片少，谱图简单，但结构信息少一些。
与EI法同样，样品需要汽化，对难挥发性的化合物不太适合。
化学反应的同位素质谱红外光谱质谱质谱分析
化学反应的同位素质谱红外光谱质谱质谱分析化学反应的同位素质谱红外光谱质谱分析同位素质谱红外光谱质谱分析是一种利用同位素标记分析样品中存在的化合物、元素或分子结构的方法。
该技术结合了同位素标记、质谱、红外光谱等多种手段，可以对化学反应进行深入研究，并提供详细的分析结果。
本文将介绍同位素质谱红外光谱质谱分析的原理、应用以及在化学反应中的应用案例。
一、同位素质谱红外光谱质谱分析的原理同位素质谱红外光谱质谱分析基于同位素标记技术和质谱、红外光谱的原理，结合了定量和定性分析方法。
同位素标记技术通过用同位素标记化合物或分子，使其在质谱中具有明显的质量差异，可以精确地定量分析样品中目标物质的含量。
同时，红外光谱和质谱可以提供目标物质的结构信息，帮助确定其分子式、官能团以及化学反应机理等。
二、同位素质谱红外光谱质谱分析的应用1. 确定化合物的结构和组成：同位素质谱红外光谱质谱分析可以通过比较不同同位素标记化合物的质谱图和红外光谱图，确定目标化合物的结构和组成。
这在有机化学领域中尤为重要。
2. 研究化学反应的机理：通过同位素质谱红外光谱质谱分析，可以监测化学反应中的同位素标记物质的转化过程，了解反应机理和反应速率。
这对于有机合成、催化反应等领域的研究具有重要意义。
3. 分析生物样品中的代谢物：同位素质谱红外光谱质谱分析可以通过同位素标记技术对生物样品中的代谢产物进行定量和定性分析。
通过分析代谢产物的质谱图和红外光谱图，可以了解生物体内的代谢途径和代谢产物的结构。
4. 研究环境污染物的来源和转化：同位素质谱红外光谱质谱分析可以用于研究环境中污染物的来源、迁移和转化过程。
通过同位素标记技术，可以追踪污染物的源头，并通过质谱和红外光谱分析了解其在环境中的分布和转化情况。
三、化学反应中的同位素质谱红外光谱质谱分析案例以有机合成领域为例，同位素质谱红外光谱质谱分析常用于研究催化反应机理和反应过程。
例如，研究在氢气存在下芳香族化合物的还原反应。
质谱
有机质谱质谱分析法是通过一定手段使被测样品分子产生气态离子，然后按质荷比(m／z)对这些离子进行分离和检测的一种分析方法。
1912年J．J．Thomson研制成第一台质谱仪，并运用质谱法首次发现了元素的稳定同位素，当时的质谱仪主要用于同位素测定和无机元素分析。
20世纪40年代以后质谱开始用于有机物分析，F．W．McLaffety发现了六元环Y—H转移重排(麦氏重排)裂解机理。
20世纪60年代出现了气相色谱—质谱联用仪，成为有机物和石油分析的重要手段。
20世纪80年代以后又出现了一些新的质谱技术，如快原子轰击离子源以及串联质谱(MS／MS)，使难挥发、热不稳定化合物的质谱分析成为可能，同时扩大了分子量测定范围。
20世纪90年代出现的基质辅助激光解吸电离源、电喷雾电离源、大气压化学电离源以及完善的液相色谱—质谱联用仪(LC-MS)等新技术开创了质谱技术研究生物大分子的新领域。
由于“发明了用于生物大分子的电喷雾离子化和基质辅助激光解吸离子化质谱分析法”，美国科学家约翰·芬恩与日本科学家田中耕一获得2002年度诺贝尔化学奖。
质谱法具有分析速度快、灵敏度高及谱图解析相对简单的优点。
在结构定性方面，质谱法是确定分子量、分子式或分子组成以及阐明结构的重要手段，广泛应用在合成化学、药物及代谢产物、天然产物的结构分析中。
在定量分析方面，质谱法是高灵敏的方法之一，如用于二思英(PCDD)和兴奋剂的检测等。
随着质谱新技术及新仪器的不断发展，质谱分析法已进入许多新的应用领域，如生物化学和生命科学领域中。
利用生物大分子含多个极性基团，能产生多电荷离子的特点，使质谱法分析的分子量范围扩大了几个数量级。
采用大气压离子化(APl)技术作为接口，已基本消除了液相色谱和质谱联用的主要障碍(也可用于超临界流体色谱、离子色谱及毛细管电泳与质谱的连接)，使质谱联用的范围进一步扩大。
1.质谱基本原理化合物样品在高真空条件下受热汽化，蒸汽通过漏孔进入电离室。
同位素分析法的原理及应用
同位素分析法的原理及应用一、同位素分析法的原理同位素分析法是一种利用同位素比例测定物质中同位素含量的方法。
同位素是具有相同化学性质但质量不同的原子，它们的核外电子结构相同，但核内的中子数不同。
同位素丰度是指某一同位素在自然界或者某个特定环境中的相对丰度。
同位素分析法利用同位素的特殊性质，通过测量同位素的丰度和同位素间的相对比例来揭示物质的来源、演化、运移等信息。
同位素分析法的原理主要包括以下几个方面：1.质谱分析原理：同位素分析法常常利用质谱仪来测定同位素丰度。
质谱仪通过将样品分子离子化后，利用磁场将离子按照质荷比进行分离，最后通过检测器进行测量和分析。
2.原子吸收光谱原理：原子吸收光谱可以用于测定同位素的丰度。
原子吸收光谱是通过物质中某种特定同位素的吸收光谱特征来测定同位素的含量。
3.放射性同位素测定原理：放射性同位素的衰变可以用来测定同位素的丰度。
通过测量样品放射性同位素的衰变速率，可以推算出不同同位素的丰度。
同位素分析法的原理基于同位素的稳定性和特殊性质，通过仪器分析和物理化学方法来测定同位素的含量和比例。
二、同位素分析法的应用同位素分析法具有广泛的应用领域，在环境科学、地球科学、生物医学、材料科学等领域有着重要的作用。
下面列举了一些同位素分析法的应用：1.环境科学：通过分析不同环境中的同位素含量，可以研究大气、水体、土壤中的环境变化及其对生态系统的影响。
例如，利用氢氧同位素分析法可以确定降水来源和水文循环过程。
2.地球科学：同位素分析法在地质学和地球化学研究中具有重要作用。
利用同位素分析可以追踪地球内部物质的来源和演化过程，如地质年代、矿床成因、地球化学循环等。
3.生物医学：同位素分析法在生物医学领域用于研究生物体代谢和疾病诊断。
例如，利用碳同位素分析法可以追踪药物在体内的代谢途径和药物的排泄机制。
4.材料科学：同位素分析法可以用于研究材料的合成、成分分析和质量控制。
例如，利用同位素分析法可以确定材料中不同同位素的比例，从而研究其物理和化学性质。
化学物质的同位素分析
化学物质的同位素分析同位素分析是一种重要的化学分析方法，通过对元素同位素的测定和分析，可以帮助科学家们深入了解化学物质的性质和变化规律。
同位素分析在地球科学、环境科学、生命科学以及工业制造等领域都有广泛的应用。
本文将介绍同位素分析的原理、常用技术和应用领域。
一、同位素分析的原理同位素是指具有相同原子序数但质量数不同的同一元素的不同核型形式。
同位素之间的质量差异导致了它们在化学反应中的行为上的差异，从而为同位素分析提供了理论基础。
同位素分析主要基于同位素质谱技术，包括质谱仪的使用，通过测定样品中同位素的质量特性来进行分析。
同位素质谱技术一般分为稳定同位素质谱和放射性同位素质谱两种类型。
稳定同位素质谱技术是利用质谱仪测量样品中稳定同位素的相对丰度。
常用的稳定同位素有碳同位素、氢同位素、氧同位素等。
稳定同位素在自然界中存在丰度不同的多种同位素，利用质谱技术可以精确测定它们的相对含量，从而进行同位素分析。
放射性同位素质谱技术是基于放射性同位素的放射性测量。
放射性同位素分析广泛应用于地质学、生物学、医学等领域。
通过放射性同位素的测定，可以确定样品的放射性剂量、年龄以及物质的迁移和循环等信息。
二、同位素分析的常用技术1. 质谱技术：质谱技术是同位素分析中最常用的方法之一。
质谱仪可以对样品中的同位素进行准确的分析和测量。
常见的质谱仪有质谱质谱仪（MS/MS）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）等。
2. 中子活化分析：中子活化分析是利用中子轰击样品，使样品中的原子核发生变化，从而实现对同位素的测量和分析。
中子活化分析技术在地质、环境、生物等领域具有广泛的应用。
3. 放射性同位素测定：通过测定放射性同位素的衰变速率和放射线特性，可以确定样品中放射性同位素的含量。
这种方法在核物理、地球科学等领域被广泛应用。
三、同位素分析的应用领域1. 地球科学：同位素分析在地质学、气象学和地质化学等领域具有重要应用。
通过测量不同同位素的含量和比例，可以揭示地球演化、地质过程、气候变化等方面的信息。
质谱分析法概述和原理1
1
9.1 概述
9.1.1质谱分析法 质谱法是通过将样品转化为运动的气态离
子并按质荷比(M/Z)大小进行分离并记录其 信息的分析方法．所得结果以图谱表达，即 所谓的质谱图．根据质谱图提供的信息可以 进行多种有机物及无机物的定性和定量分析、 复杂化合物的结构分析、样品中各种同位素 比的测定及固体表面的结构和组成分析等．
特点：分辨率高 (>150,000)
eE mv 2 , eV 1 mv 2
Re
2
Re
2V E
mv 2 Ee
动能大，投射到+极
动能小，在-极放电
一定能量的离子到达出口
同能量的离子汇聚
(方向焦面)
(能量焦面)
32
❖能量聚焦
双聚焦质量分析器是将一静电场分析器置
于离子源和磁分离器之间．当质量为m、电 荷为e的离子通过一个与其飞行方向垂直的 强度为E的电场时，则要受到一个F＝eE的
3
9.1 概述
9.1.2质谱仪的发展简史 1912年： 世界第一台质谱装置 1940年代: 质谱仪用于同位素测定 1950年代：分析石油 1960年代：研究GC-MS联用技术 1970年代：商品GC-MS出现，计算机引入， GC-MS技术基本成熟。 1980年代：大气压电离的LC-MS出现 1990年代：基质辅助激光解吸飞行时间 质谱 仪出现，质谱技术大量用于生物医 药领域，出现“生物质谱”概念。
依次通过出口狭缝
28
2）原理：
R
29
结论： 1 离子的m/z大，偏转半径也大，通过磁场
可以把不同离子分开 2 在一定磁感应强度B下，改变加速电压V 可以使不同离子先后通过检测器， 实现质量扫描，得到质谱。
质谱分析的基本原理及方法
MW：
C7H8N3O2
166.0570~166.0690 166.0617
C9H10O3 166.0630
C12H8N 166.0657
同位素离子峰鉴定分子中氯、溴、硫原子。 如:CH3CH2Br 天然丰度% 79Br 50.537% ; 81Br 49.463% 相对强度： M：100% M+2 97.87% 峰强度比：1 1
C
CH2
CH3 CH
CH3
CH3 C CHCH3 + CH2 CH2 m/e 72
3. 某醛质谱图中m/e 44 处有一个强峰，试问其结构可能是
下列哪一个化合物？
CH3
(A) CH3CH2CH2CHO
(B) CH3CHCHO
4. 某酮分子式C10H12O，其质谱图给出m/e值为： 15、43、 57、91、105、148。试写出此化合物的结构。
a. 醛酮等化合物的a-裂解
a-裂解: 带电荷的有机官能团与相连的碳原子之间的裂解。
.+
醛 RCO
+
R +H C O
m/e 29
H
酮
O
-e CH3CH2CCH3
+
O
a
CH3CH2 C CH3
ab
m/e 72
b
+
CH3CH2 + CH3C O m/e 43
CH3
+ CH3CH2C
+
O
m/e 57
-CO
[质谱表]
甲烷的质谱表
m/e
2
相对强度 1.36
12
13
3.65 9.71
14 18.82
质谱原理学习(通俗版)精选全文
8-2 质谱仪器原理
质谱过程
高速电子 撞击 气态分子 得到 阳离子
顺序谱图
按质荷比m/z
导 入
质量分析器
峰位置
峰强度
定性分析 结构分析
定量分析
8-2 质谱仪器原理
仪器构造
真空系统
进样 系统
离子源
质量 分析器
检测器
1.间歇式进样 2.直接进样 3.气相色谱
1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离 4.激光
➢分子离子：样品分子失去一个电子电离所产生的离子。
8-2 质谱仪器原理
2、离子源（电离室）
场致电离源 （Field Ionization; FI）
电压：7-10 kv；d < 1 mm； 强电场将分子中拉出一个电子； 分子离子峰强；碎片离子峰少； 不适合化合物结构鉴定；
场解析电离源（Field Desorption Ionization; FD）
四极滤质器 (Quadrupole Mass Filter， QMF)
➢ 只有合适质荷比的离子（共振离子）才能通过电极间隙 而进入检测器；
➢ 采用电压扫描或频率扫描，就可检测出不同质荷比的离子。
✓ 电压扫描：保持直流电压和射 频电压的比值及射频频率不变， 改变直流和射频电压的大小。
✓ 频率扫描：保持电压不变改变 射频电压的频率。
8-2 质谱仪器原理
2、离子源（电离室）
离子源是质谱仪的心脏，作用主要是将试样中的原子、 分子电离成离子，并使离子加速、聚焦为离子束，离子束 通过狭缝进入质量分析器。 其性能影响质谱仪的灵敏度和分辨率。
➢ 硬电离方法：给样品较大能量的电离方法， 适用于难电离的稳定物质。
➢ 软电离方法：给样品较小能量的电离方法， 适用于易破裂或易电离的样品。
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目录质谱学原理与同位素质谱分析方法霍卫国张福松第一节质谱学概论一、质谱学的发展二、质谱分析技术的应用三、质谱分析技术与同位素水文学第二节质谱仪的工作原理、结构和主要性能指标一、质谱仪的工作原理二、同位素质谱仪的基本结构三、同位素质谱仪的主要性能指标第三节气相轻元素的稳定同位素分析概要一、气相稳定同位素质谱仪二、δ值的概念三、关于稳定同位素标准四、稳定同位素分析基本流程和测量结果的误差分析第四节用于同位素测定的样品制备系统和质谱分析方法一、同位素样品的制备1.水中δD、δ18O测定的样品制备2.水中δ13C测定的样品制备3.水中δ34S测定的样品制备4.水中δ15N测定的样品制备二、同位素质谱分析1.H2中δD的质谱分析2.N2中δ15N的质谱分析3.CO2中δ13C、δ18O的质谱分析4.SO2中δ34S的质谱分析质谱学原理与同位素质谱分析方法第一节质谱学概论一、质谱学的发展质谱学在现代科学仪器领域中占有重要位置，质谱仪器已成为推动科学技术发展的最重要工具之一。
在近百年发展历史中，科学家们以质谱仪器作为主要研究工具和手段，先后在不同的科学研究领域中造就出10名诺贝尔奖获得者，从而反映出质谱技术在整个科学技术发展中所作出的重要贡献。
质谱学是1898年英国著名物理学家J.J.Tnomson“阴极射线”研究的产物，他采用短的横电场和横磁场的平行组合作为质量分析器，利用辉光放电得到离子，采用照相法记录，给出了抛物线形的质谱图，第一次发现了氖的二种同位素20Ne、22Ne的存在。
1918年美国芝加哥大学物理学家A.J.Dempster研制成功第一台采用180°均匀磁场作为质量分析器的方向聚焦型质谱仪并发现了Ae、Zn、Ca元素的同位素，他于1918年至1924年先后分析了53个元素的同位素并制定出了第一个同位素丰度表。
与此同期英国剑桥大学物理学家F.W.Aston于1919年发表了他的第一台速度聚焦型质谱仪，用高频火花源给出单一方向的离子束，得到了与光谱相似的质量谱图，并于1924年至1937年三次改进了自己的仪器，使其质量分辨本领从130提高到2000，第一次证明了原子质量亏损，证实了爱因斯坦相对论的公式。
1940年A.O.C.Nier发表了第一台应用60°扇形磁场作为质量分析器的文章，并采用了双离子接收器和较完善的供电与测量系统，使质谱仪器的灵敏度和精确度大大提高，他用该类型仪器进行了大量的元素同位素测定，现代同位素表中50%的非放射性元素的同位素相对含量都是采用尼尔的数据，尼尔型质谱仪成为现代工业型磁式质谱仪的基础。
1957年Holmer和Morell首次实现了色谱－质谱联用法［Gc/Ms］，把色谱仪器的高分离能力和质谱仪器的高鉴別能力结合起来，利用质谱仪器作为色谱的定性探测器，而色谱则做为质谱仪器的进样装置，成为分析复杂化学组份的最有效的方法之一。
不仅具有很高的灵敏度，而且可以迅速得出定量与定性的分析结果，在有机化学、生物化学、地球化学、石油、化工、医学、环境等领域发挥了巨大作用。
可以说色谱一质谱联用法，极大地推动了质谱技术的发展。
质谱技术另一引人注目的成果是离子探针质谱仪［SIMS］的出现，R.Castaing等人（1949年电子探针的创始者）关于离子探针质谱的研制报告。
提出了利用高能聚焦的一次离子束作为“探针”轰击被分析固体样品而产生二次离子并引入质谱仪，进行固体表面及深度三维空间分析的技术，这是一种应用于元素及同位素的高灵敏度的微区分析方法，离子探针质谱仪兼顧了电子探针［EPMA］和火花原质谱仪［SSMS］的工作特性，已经成为电子、半导体、地质等部门及固体物理、表面科学、材料科学、地球科学、环境科学等基础科学及应用科学领域的重要研究手段。
建立在以鉴别物质的质量这一基本特性上的质谱分析技术，由于它具有高灵敏度、高鉴别能力可以与多种分离、分析方法相兼容的明显优势，使之在现代分析技术领域中占据着重要的位置。
成为发展最迅速、仪器类型最多、功能最齐全的分析仪器。
二、质谱分析技术的应用质谱仪器在应用上可分为三大类：同位素质谱、有机质谱、无机质谱。
质谱技术目前在原子能、有机化学、生物学、环境科学、地质科学、石油化工、食品科学、医药学、刑侦科学、航天科学等十分广泛的科学研究领域中已成为不可缺少的有效地分析手段。
下面僅简要地予以介绍：1．质谱法是测定同位素丰度最为准确可靠的常用方法，至今天然元素的同位素丰度的全部主要数据均来自质谱测定结果。
由于同位素质谱测定精度的不断提高和测定方法的改善，使得在化学发展历史进程中有十分重要意义的化学元素的原子质量测量的进一步精确化得以实现。
在核物理、核化学和天体物理学科中具有重要意义。
2．同位素质谱技术广泛地应用于核工业的各个关键部门，包括铀矿同位素地质学研究，核燃料的分离分析，核裂变过程及产率的监测，放射性同位素的裂变和高能反应的研究等。
3．在有机质谱技术方面，由于电喷雾和基辅助激光解吸等软电离技术的发展，使质谱分析进入到生物大分子的领域并形成了一个新的分支——生物质谱学。
在高分子研究过程中，高分子分子量及其分布的测定具有极其重要的作用。
色谱/质谱同位素稀释方法被公认为是一种测量微量及痕量有机物的基准方法，被列为五个化学测量基准方法的首位。
4．在无机质谱技术方面，电感耦合等离子体质谱技术［ICP/MS］已发展成具有广阔应用前景的分析技术，它具有灵敏度高、图谱简单、分析元素范围宽，分析速度快等特点。
被广泛地应用于金属材料、岩石矿物、环境医学、半导体等领域，成为元素分析的最有力工具。
5．在地球科学和空间科学研究中，同位素质谱、无机质谱、有机质谱均在不同角度发挥着重要作用。
在同位素地质年代学方面，包括40 K—40Ar法、39Ar—40Ar法、40K—40Ca法、U—Th—P b法、87Rb—87Sr法、143Sm—147Na法等质谱技术则是年代学测定的前提条件。
在稳定同位素地球化学研究方面，由于气体同位素质谱分析技术的快速发展，使得H.C.O.N.S等元素的稳定同位素丰度变化的测定精度大大提高，促进了矿床同位素地球化学、水同位素地球化学、油气资源同位素地球化学、同位素地层学及地质事件研究、古温度古气候研究的发展。
稀有气体的组成以及同位素丰度的测定是探索一些天体和地质体的物质来源，成岩机理和各种地质及物理化学过程的钥匙。
利用稀有气体同位素变化研究种种地球化学过程和演化历史具有重要的理论意义和应用价值。
稀有气体同位素质谱计以高丰度灵敏度，高分辨本领，静态超高真空技术为特点，满足了氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）同位素分析的需求，成为稀有气体同位素地球化学和宇宙化学的重要实验工具。
色谱/质谱［GC/MS］的应用，带动了分子有机地球化学研究的发展。
便之成为有机地球化学的一个极其活跃的分支领域。
不仅在新的生物标誌物，如各种陆源萜类烃、含硫化合物的检出，生物标誌物的定性與定量技术等基础研究而且在应用生物标誌物进行陆相油气勘探评价方面积累了大量有价值的宝贵资料。
热解/色谱/质谱［C/Gc/MS］分析方法进入有机宇宙化学，为探索生命起源和天外生命提供了重要信息，曾被用于星球土壤样品中和大气中的有机成分测定。
6．近年来，世界各主要的环境科学分析杂志大量报导了质谱技术在环境科学领域如环境化学、环境地质学、环境生物学、环境地理学、环境病毒学、环境监测、环境治理、环境评价等方面的应用。
例如有机污染的质谱分析，重金属污染的质谱分析，水质无机有机定性定量的质谱分析，农药残留分析，城市大气监测等方面。
7．质谱技术在法庭科学中具有极为广阔的应用前景并扮演着愈来愈重要的角色。
例如分析违禁药物及毒性物质在体液中的活性、代谢过程和产物。
爆炸物及其残渣和可疑物的鉴别。
海洛因产地的调查，兴奋剂的监测及同位素标记示踪等。
质谱技术可以灵敏、准确并在很短时间内从复杂的物证基底中鉴别出极微量的目标化合物，从而提出准确的法庭证据。
8．质谱技术在钢铁、石油、化工、真空设备等工业流程控制中发挥重要作用。
既是中间生产过程中的监测仪器，，又是生产终端质量监测的重要手段。
是工业生产流程自动化的关键环节。
9．应用同位素质谱进行的C、N、O、S、H同位素示踪技术是农业科学的前缘课题之一。
涉及N元素循环、最佳施肥方法选择、植物光合作用研究、营养转化、农药残留量检测、水在植物、土壤中的迁移和传输、农业污染源的追踪等研究领域。
10．质谱技术在医学研究方面也有十分广泛的应用。
例如在医学诊断方法上碳—13呼气质谱仪用于人体胃部幽门螺旋扞菌的诊断既快速、准确、而且对人体无副作用。
被国际上称为“黄金”检测手段。
三、质谱分析技术与同位素水文学同位素水文学是地球科学研究中最为活跃的领域之一，在同位素水文学的发展过程中很多重要的研究成果都与质谱技术密切相关，质谱技术的快速发展，有力地促进了同位素水文学的不断创新。
目前，质谱仪器已成为同位素水文学实验室中备受关注的主要研究工具。
从我国二十世纪八十年代同位素水文学活跃时期开始，先后完成大量水中δD、δ18o的测定，相续建立了水中δ13C、δ34s、δ15N实验分析方法，并从轻元素稳定同位素质谱测定扩展到重元素的同位素质谱测定，例如硒（Se）中82Se/76Se，锶（Sr）中87Sr/86Sr，铬（Cr）中53Cr/52Cr分析。
稀有气体氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）的组成和同位素丰度的测量也有效地应用于同位素水文学的研究之中。
近年来开展的水中有机化合物与同位素丰度测定及特定化合物稳定同位素分析技术［CSIA］将会为同位素水文学研究带来更深入和丰富的信息。
应用于同位素水文学的质谱仪器类型主要有以下三种：1．气体稳定同位素质谱仪2．热表面电离同位素质谱仪3．稀有气体同位素质谱仪其它类型的质谱仪，例如可进行微量、痕量元素和同位素测定的多接收电感耦合等离子体质谱计［MC—ICP/MS］及进行气体组分及同位素测定的微量气体质谱计［GCGIMS］还有可进行微量样品中10Be、14C、36Cl、26Al、129I等测定的加速器质谱计［AMS］，都在同位素水文学研究中发挥着独特的作用。
第二节质谱仪的工作原理、结构和主要性能指标一、质谱仪器的工作原理质谱仪器是利用电磁学原理使带电离子按照质荷比进行分离，从而测定其质量或含量的分析仪器。
采用一块磁铁实现离子按质荷比分离的质谱仪器称为单聚焦仪器，它是最早出现，并至今仍广泛使用的质谱仪器。
常见的单聚焦仪器有半园形（180°）或扇形（60°与90°）的均匀磁场。
下面以180°均匀磁场的单聚焦质谱计为例，简要讲述质谱仪器的基本概念。