JJF 1508-2015 同位素丰度测量基准方法

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1508—2015

同位素丰度测量基准方法

PrimaryMethodofIsotopicAbundanceMeasurement

2015-01-30发布2015-04-30实施

国家质量监督检验检疫总局发布

JJF1508—2015

同位素丰度测量基准方法

PrimarMethodofIsotoicJJF1508—2015

yp

AbundanceMeasurement

归口单位全国物理化学计量技术委员会

:

起草单位中国计量科学研究院

:

本规范委托全国物理化学计量技术委员会负责解释

JJF1508—2015

本规范主要起草人

:

王军中国计量科学研究院

()

参加起草人

:

任同祥中国计量科学研究院

()

逯海中国计量科学研究院

()

JJF1508—2015

目录

引言

………………………(Ⅲ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语及定义

3……………(1)

同位素

3.1………………(1)

同位素丰度

3.2…………(1)

同位素组成

3.3…………(1)

同位素比

3.4……………(1)

浓缩同位素

3.5…………(1)

质量歧视效应

3.6………………………(1)

质量歧视效应校正系数

3.7……………(1)

同位素有证标准物质

3.8………………(1)

浓缩同位素稀释剂有证标准物质

3.9…………………(2)

同质异位素

3.10………………………(2)

概述

4……………………(2)

试剂器皿和设备

5、……………………(3)

浓缩同位素试剂

5.1……………………(3)

器皿

5.2…………………(3)

天平

5.3…………………(3)

其他试剂与环境

5.4……………………(3)

校正样品的配制

6………………………(3)

浓缩同位素试剂的提纯

6.1……………(3)

纯度分析

6.2……………(3)

浓缩同位素试剂的同位素组成的确定

6.3……………(3)

校正样品的配制

6.4……………………(4)

校正样品中同位素比值配制值的计算

7………………(4)

质谱测量

8………………(4)

仪器操作

8.1……………(4)

测量程序设计

8.2………………………(5)

克服质谱测量中的干扰

8.3……………(5)

校正系数的计算

9………………………(5)

校正样品中浓缩同位素比

9.1…………(5)

校正样品中其他同位素比

9.2…………(5)

待测样品的同位素丰度比值的校正

10………………(6)

不确定度评定及表示

11………………(6)

Ⅰ

JJF1508—2015

校正系数的不确定度

11.1……………(6)

待测样品的不确定度

11.2……………(6)

合成及扩展不确定度

11.3……………(7)

质量控制

12……………(7)

附录应用实例镱同位素丰度比测量

A:……………(8)

附录校正样品的配制值不确定度评定及表示

B……(12)

Ⅱ

JJF1508—2015

引言

本规范是指导同位素测量工作的基础性计量技术规范

。

本规范的制定参照了相对原子质量与同位素丰度委员会技术文件表示相

IUPAC《

对同位素比值和气体比值的术语汇编

》(ExplanatoryGlossaryofTermsUsedinEx-

pressionofRelativeIsotopeRatiosandGasratios)。

本规范为首次发布

。

Ⅲ

JJF1508—2015

同位素丰度测量基准方法

1范围

同位素丰度测量基准方法适用于使用电感耦合等离子体质谱仪热电离

(ICP-MS)、

质谱仪同位素比质谱仪等类型质谱仪器准确测量元素的同位素丰

(TIMS)、(IRMS)

度组成或同位素比值

、。

2引用文件

通用计量术语及定义

JJF1001—2011

化学分析测量不确定度评定

JJF1135—2005

凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文

,;

件其最新版本包括所有的修改单适用于本规范

,()。

3术语及定义

同位素

3.1isotope

具有相同质子数不同中子数或不同质量数的同一元素的不同原子

、()。

同位素丰度

3.2isotopicabundance

同位素原子在元素总原子数中所占的百分比

(%)。

同位素组成

3.3isotopiccomposition

以重量或原子百分比表示的某元素中各同位素所占的比例并且它们的总和等于

,1。

同位素比

3.4isotoperatio

两种同位素的摩尔数或原子个数或离子个数的数量比

、、。

浓缩同位素

3.5isotope-enrichedmaterial

通过富集方法获得的同位素物质

。

注:常用的富集方法有气体扩散法、电磁分离法等。

质量歧视效应

3.6massdiscriminationeffect

在对样品进行质谱分析时离子运动的速度与其质量的平方根成反比在样品解离

,,

或原子化电离离子传输和检测过程中由于轻重同位素的质量不同导致了其行为

、、,、

上的差异致使两种同位素离子流比的测量值偏离真实值而且两种同位素的质量差别

,;

越大测量值与真实值的偏离程度也越大

,。

质量歧视效应校正系数K

3.7massdiscriminationfactor,

用于校正质量歧视效应的系数或称为质量偏倚校正系数K表示为某元素的一

,。

R

对同位素比的配制值与其测量值之比Kcalc

:R。

=meas

同位素有证标准物质

3.8certifiedisotopicreferencematerial

给出同位素丰度或丰度比认定值附有认定证书的标准物质

,。

1

JJF1508—2015

浓缩同位素稀释剂有证标准物质

3.9isotopicreferencematerialcertifiedforisotope

amountcontent

给出同位素丰度或丰度比和浓度认定值附有认定证书的标准物质

,。

同质异位素

3.10isobar

具有相同质量数不同质子数的核素

、。

4概述

同位素丰度测量基准方法是建立在校正质谱法或称绝对质谱法的基础上即选

(),

择某元素的两种对于多同位素元素应选择三种以上高纯高浓缩同位素用称量法

()、,

配制系列质量歧视效应校正样品用样品的质量浓度同位素丰度等数据计算得到该

,、、

校正样品中同位素比的配制值及其不确定度用校正样品测量和获得质谱仪的校正系

;

数然后用该校正系数校正实际待测样品中的同位素比测量值测量结果可溯源到国

;,;

际单位和方法流程如图所示该方法已被广泛应用于同位素标准物质研制

kgmol。1。

和元素相对原子质量的测量活动中此外在没有可使用的同位素标准物质的分析测试

。,

中例如在地球化学核化学等研究中涉及的同位素比值或丰度测量该方法也通常被

,、,

用于校准质谱仪器以获得可靠的测定结果

,。

为保证该方法的正确使用使用中应注意以下几个关键技术点

,:

高纯高浓缩同位素的选取

———、;

高浓缩同位素样品中各个同位素丰度的获得

———;

质谱仪测量中质量歧视效应的变化规律把握

———;

避免和克服质谱干扰的方法和技术尤其是针对电离效率低和受干扰严重的元素

———,;

准确配制质谱仪系列校正样品

———;

校正样品中同位素比值配制值的不确定度评定

———。

图同位素丰度测量基准方法流程图

1

以用某元素的三种浓缩同位素物质配制校正样品为例

()

2

JJF1508—2015

5试剂、器皿和设备

浓缩同位素试剂

5.1

用于配制校正样品的浓缩同位素试剂选择原则如下

:

根据元素的同位素数目核素质量和丰度选择确定浓缩同位素的种类

———、,;

有利于避免同质异位素或具有相同质量数的化合物离子干扰

———,;

在同位素丰度比测量时有利于减小同位素质量歧视效应的影响

———,;

浓缩同位素丰度越高越好

———;

浓缩同位素试剂的化学纯度不小于

———99.99%;

在选择元素的化学形态时综合考虑样品提纯如需要配制和同位素丰度

———,()、

测量等方面对样品的要求

;

符合上述要求浓缩同位素稀释剂有证标准物质可直接用于配制校正样品

———。

器皿

5.2

在该方法使用过程中根据待测元素的物理化学性质慎重选择所用各种器皿的材

,,

质以避免或最大程度地降低由此带来的对浓缩同位素的污染通常可选择石英聚四

,。、

氟乙烯优质硬质玻璃铂金等材料的器皿使用前需对所用器皿进行严格彻底的清洗

、、,

和净化处理

。

天平

5.3

为保障校正样品的准确配制最大程度降低称量过程中引入的不确定度通常使用

,,

分度值或的天平称量固体样品使用分度值为或的天平称量

0.1μg1μg,1μg0.01mg

液体样品

。

其他试剂与环境

5.4

为避免污染降低流程空白对方法使用中涉及的其他化学试剂如各种酸气

,,,、、

水和有机溶剂等应具有高等级的化学纯度并在使用前检测其中的杂质成分含量所

,,。

用水的电阻率不小于样品处理须在优于级的恒温恒湿洁净室内进行

18MΩ·cm。1000。

6校正样品的配制

浓缩同位素试剂的提纯

6.1

浓缩同位素试剂的化学纯度直接制约校正样品配制值的不确定度对纯度不能满足

。

要求的试剂需要进行提纯去除对测量有影响的杂质提纯时根据试剂的物理化学性

,。

质一般可采用沉淀法离子交换法重结晶法和熔融法等在混合配制时每种浓缩

,、、。,

同位素的化学形态须一致

。

纯度分析

6.2

所用浓缩同位素试剂的纯度需要准确测定常用的纯度分析方法包括辉光放电质谱

,

法高分辨电感耦合等离子体质谱法电化学方法等

、、。

浓缩同位素试剂的同位素组成的确定

6.3

在当前的同位素测量技术水平下一般采用两种测量方式

,:

采用热电离多接收质谱仪的全蒸发测量模式在这种测量模式下由于同位素

———,,

3

JJF1508—2015

离子被全部接收测量测量结果为约定真值

,;

采用普通质谱测量模式用逐步迭代校正计算方式推算出结果

———,,。

校正样品的配制

6.4

根据实际待测样品的同位素组成设定系列校正样品中同位素比配制范围和数量

a),

校正样品中应包含与实际待测样品的同位素比值相同的样品且同位素比值范围分布于

,

待测同位素比值的两侧

;

使用中要求的高精密度天平称量配制每种浓缩同位素试剂的称量量应不

b)5.3,

低于须对称量量值进行空气浮力校正

100mg,;

校正样品的化学形态应综合考虑和权衡样品均匀稳定贮存和质谱测量的要求

c)、、。

7校正样品中同位素比值配制值的计算

以用某元素的三种浓缩同位素ijk配制溶液校正样品为例使用公

(E)(,,)。

式和公式分别计算出校正样品中同位素ik与同位素j比值的配制值

(1)(2)、。

WCifWCifWCif

RijA·A·A+B·B·B+C·C·C

(E/E)=WCjfWCjfWCjf(1)

A·A·A+B·B·B+C·C·C

W