Изотопный анализ

ИЗОТОПНЫЙ АНАЛИЗ, определение относительного содержания изотопов химического элемента в исследуемом объекте. Цель изотопного анализа - изучение вариаций изотопного состава элементов, вызванных природными процессами (радиоактивным распадом, ядерными реакциями, термодинамическим или кинетическим фракционированием изотопов), и изотопных вариаций, создаваемых искусственно с целью введения изотопных меток вещества или в результате сдвигов изотопного состава, инициируемых в технологических процессах атомной промышленности (при изотопном обогащении).

Для проведения изотопного анализа используют изотопные масс-спектрометры. В ионном источнике масс-спектрометра атомы или молекулы твёрдого, жидкого или газообразного вещества превращаются в ионы в результате поверхностной термоионизации, бомбардировки электронами или первичным ионным пучком, фотоионизации, лазерной абляции, ионизации в индуктивно связанной плазме и другими способами. С помощью электростатических полей ионы извлекаются из области ионизации, фокусируются в пучки нужной конфигурации и направляются в анализатор масс-спектрометра. В анализаторах (магнитных, времяпролётных, радиочастотных, омегатронных, квадрупольных и др.) происходит разделение изотопов в соответствии с соотношением массы и заряда ионов m/е. В приёмнике ионов разделённые пучки или пакеты ионов разной массы регистрируются одновременно либо последовательно. Ионные токи, как правило, невелики (10^-19-10^-9 А), поэтому применяют устройства, усиливающие сигналы: электрометрические усилители, вторично-электронные и канальные умножители и др.

Достоинство изотопной масс-спектрометрии: сочетание очень высокой чувствительности (до 10^-15 г) и большой точности измерений (погрешность измерений 0,0005%). Достижение высокой чувствительности изотопного анализа требует проведения пробоподготовки для исследования образцов в условиях особо чистых, беспылевых лабораторий, в случае изотопного анализа микроколичеств газов - при ультравысоком вакууме в системах пробоподготовки.

Изотопный  анализ  применяется в изотопной геологии, гео- и космохронологии, космохимии и планетологии (при экспериментальном изучении внеземного вещества, включая досолнечное); при биохимических и экологических исследованиях; в ядерной промышленности и энергетике (для контроля технологических процессов и изотопных загрязнений окружающей среды); в медицинской диагностике; для определения географического места происхождения пищевых продуктов и наркотических веществ; для обнаружения фальсификатов пищевых продуктов и лекарств; при проведении допингового контроля и др.

Лит.: Фор Г. Основы изотопной геологии. М., 1989; Сысоев А. А., Артаев В. Б., Кащеев В. В. Изотопная масс-спектрометрия. М., 1993.