碳酸盐团簇同位素最新分析技术

科研人员开发了一种使用可调谐红外激光差分吸收光谱（TILDAS）的方法，能够快速、高精度地测量二氧化碳中的团簇同位素组成（Δ₆₃₈），研究者使用两个红外激光器，分别在 2250.2 cm⁻¹ 和 2285.1 cm⁻¹ 波段，同时直接测量四种关键CO₂同位素分子（626、636、628、638）的吸收光谱，从根本上避免了质谱法中的同质异位素干扰。实时分析吸收峰面积，通过计算 （[628]/[626]）与（[638]/[636]）的比值来推导反应平衡常数K，并最终转化为相对于工作参考气的Δ₆₃₈值。 

该方法在20分钟的分析时间内，可实现 ±0.009‰ 的标准误差，精度与顶尖的同位素比率质谱（IRMS）相当，但所需样品量（15 μmol CO₂）更少，分析速度更快。测量得到的Δ₆₃₈值与基于热力学理论计算的预测值呈现线性关系，证明了该方法的准确性。Δ₆₃₈的测量结果对样品的整体同位素组成（δ¹³C和δ¹⁸O）依赖性极弱，这意味着即使样品与参考气体的背景同位素值差异很大，也能获得准确的团簇同位素数据。经过严格测试，确认在气体存储、处理和进样过程中没有引入显著的同位素分馏，保证了分析结果的真实性和可靠性。

上述研究中使用到的设备为TILDAS双激光团簇同位素测量系统，使用 36 米光程的多通池，体积约为 250 mL，配合高灵敏度 HgCdTe 探测器，采用自动化气体进样系统，包括电子阀、气动阀、临界孔和压力传感器，确保气体引入过程中无同位素分馏，利用 TDLWintel 软件实时分析吸收光谱，计算各同位素的峰面积比，进而推导出 Δ₆₃₈ 值。

由澳作公司代理的Aerodyne碳酸盐团簇同位素测量系统快速、高精度测量二氧化碳团簇同位素（Δ₆₃₈）。该产品的技术优势如下：

·避免同质异位素干扰：传统的同位素比率质谱法（IRMS）无法区分质量数为47的两种分子，碳酸盐团簇同位素测量系统直接测量分子的特定红外吸收指纹，可以识别并定量目标分子¹³C¹⁸O¹⁶O，不受其他同质异位素分子的干扰，使测量更直接、更可靠。

·高精度测量：16min测量时间及少于1.6mg方解石样本，Δ₆₃₈精度可达0.01‰，堪比IRMS，在保持高精度的前提下，团簇同位素测量系统所需的样本量更少，分析速度更快，使得科学家能够进行高时间分辨率或高空间分辨率的研究，解锁微量样本分析。

·良好的准确度：温度的相关性1.028‰ vs 0.928 ‰，测量结果能够跟踪由温度变化引起的团簇同位素组成的变化，测量值与真实值高度一致，这种温度相关性不受样品初始来源的显著影响，表明该温度计具有广泛的适用性。