常有人问，通过稳定同位素比值得到的结果该怎样看？结果之间是什么关系？怎样换算？

 

今天就讲一下大家经常会用到的几个数据之间的换算。

 

下图是一个标准物质的检测图谱，检测样品得到的图谱跟下图类似；

 

这张图就是原始数据，所有的结果就是通过这张图换算得来的；

 

图的横坐标：采集时间，以秒（s）为单位；

图的纵坐标：离子的响应强度，也就是电信号，单位是毫伏（mV）；

 

 

 

 

1结果解析

 

 

Peak Nr：峰的编号，1表示第1个峰；

 

Start(s)：表示这个峰的起始时间，第1个峰的起始时间是26.8s，表示从26.8s开始出现第1个峰；

 

Width(s)：表示峰的宽度，第1个峰的宽度22.2s；

 

Ampl.28(mV)：表示质量数28这个峰的响应强度，单位为mV，第1个峰28的响应强度是3524；

 

BGD28(mV)：表示质量数28这个峰的背景值，单位为mV，第一个峰28的背景值是39.9；

 

Area All(Vs)：表示总面积，单位是Vs，第一个峰的总面积是67.84，包括了28、29、30这几个质量数的面积之和；

 

Amt%(%)：表示的是元素的质量百分比含量，即该元素的质量占样品总质量的百分比；第4个峰是样品中元素N的峰，N的质量百分比含量是9.72%；

 

d29N₂/28N₂(per mil) vs Air-N2：N₂分子29和28的稳定同位素比值，以空气中的氮气作为标准；

 

R15N/14N：氮原子15和14的响应强度比值；

 

d15N/14N(per mil) vs Air-N2：表示的是氮原子15和氮原子14的稳定同位素比值；

 

AT%15N/14N(%)：表示的是氮原子15和14的数量百分比，

 

 

2数据之间的换算

 

 

经常用到的是以下几个参数：

AT%：也是atom%，表示的是特定同位素的原子数占该元素所有原子数的百分比，指的是原子数量的百分比；

 

同位素比值：同一元素的重同位素的原子数与轻同位素的原子数之比，也指重同位素的原子丰度与轻同位素的原子丰度之比，用R表示；

 

δ值指的是样品的同位素比值与国际某一标准物质同位素比值的相对千分差；例如N元素的δ值，就是上面的d15N/14N(per mil) vs Air-N2值；

 

那么AT%、R和δ之间是怎样换算的？

δ与R之间的关系：

 

 

 

由上式推出下面的式子：

 

 

 

AT%与R之间的关系（以N为例）：

N含有两种同位素14N和15N，

 

 

 

由上式推出下面的式子：

 

 

 

 

3样品计算

 

 

下面的结果是从系统软件中导出来的样品中氮N的δ、R和AT%值；

 

 

 

我们分别使用上述公式来分解一下计算过程：

（1）      根据δ值计算R值

使用下面的公式可以根据已知的δ值计算R值，其中有一个Rstd是参考标准的数值，是已知的，在系统中能够查到，Rstd=0.0036782

 

 

 

 

（2）      根据R计算AT%

根据下面的公式，可以根据已知的R值计算出AT%，

 

 

 

最后计算出来的结果见下表：

 

 

 

左边是系统软件中导出来的结果，右边是根据δ值计算出来的结果，两者的结果基本一致，有少许偏差，这是因为系统软件中小数点取舍的问题，偏差在合理范围之内。

 

系统中都有结果，为什么还这么费劲要自己计算一下？知道了计算过程，就可以对数据进行校正。针对标准物质而言，都有已知的δ值，通过标准曲线对δ值进行校正，校正后就可以通过计算，得出校正后的R值和AT%值。

 

文章来源：AE实验技术