【摘要】 本文解析气体混合物中同位素丰度精确测定的创新方法，介绍高分辨率光谱学技术突破。科学指南针提供专业同位素测试服务，支持科研与工业应用。

高分辨率分子光谱学技术长期以来一直是获取分子结构和内部性质精确信息的关键手段。这种技术通过分析分子的旋转振动谱线参数，如谱线位置、强度、宽度和位移，为天体物理学、行星科学以及各种工业过程提供了不可或缺的数据支持。然而，在气体混合物中精确测定同位素丰度这一重要课题，至今仍存在亟待解决的技术难题。

 

同位素丰度测定的核心挑战

在分子光谱分析中，准确测定谱线强度是获取可靠数据的基础。但这一过程面临多重挑战，尤其是对研究物质的温度和压力波动极为敏感。虽然目前对"母体"分子（最丰富的同位素物种）的谱线强度测定已取得显著进展，但对于其他同位素变体的精确测量仍然存在困难。

以自然界中广泛存在的水分子为例，H2O分子至少有9种稳定同位素变体，如HDO、D2O等。尽管这些同位素物种在物理化学和化学物理学研究中具有重要价值，但由于技术限制，相关研究数量远少于母体物种。问题的关键在于，要准确测定绝对谱线强度，不仅需要知道研究物质的精确总压，还需要掌握各组分的分压数据。在实际实验条件下，后者往往难以实现。

 

创新性解决方案：同位素交换法

近期研究提出了一种突破性的解决方法。通过在快速同位素交换条件下分析混合气体，建立了母体分子有效偶极矩参数与同位素取代物种之间的定量关系。这种方法基于广义同位素替代理论，能够有效推算各同位素组分的分压值。

该方法的核心优势包括：

  • 适用范围广：适用于任何不对称顶部分子

  • 扩展性强：可推广到泛音带和组合带分析

  • 精度可靠：与对称球形顶部分子兼容（需微调）

 

实验验证与准确性分析

研究人员通过H2O/HDO分子体系对该方法进行了验证。实验结果显示，测量值与理论预测高度吻合，偏差范围控制在3%-4%之间，证明了该方法的可靠性和实用性。这一突破为气体混合物中同位素丰度的精确测定提供了新的技术路径。

 

应用前景与科学指南针服务支持

这一创新方法在多个领域具有重要应用价值：

  • 大气科学研究：帮助精确分析行星大气成分

  • 工业过程控制：为化工生产提供精准监测手段

  • 环境监测：助力温室气体源解析研究

  • 地质勘探：协助矿床成因分析

对于需要进行同位素精确分析的研究人员，科学指南针平台提供专业的同位素测试服务。凭借先进的分析设备和专业团队，科学指南针能够为客户提供准确、可靠的同位素丰度测定服务，支持各类科研和工业应用。

该方法的发展标志着气体同位素分析技术的重要进步，为解决长期存在的测量难题提供了有效方案。随着技术的进一步完善，预计将在更多领域发挥重要作用。

 

参考文献：1.Ulenikov O N, Bekhtereva E S, Gromova O V, et al. On the method of precise abundance determination of isotopologues in a gas mixture[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2019, 21(16): 8464-8469.

 

科学指南针以分析测试为核心，提供材料测试、环境检测、生物服务、模拟计算、科研绘图等多项科研产品，累计服务2500+个高校、科研院所及8000+家企业，获得了100万科研工作者的信赖。始终秉持“全心全意服务科研，助力全球科技创新”的使命，致力于为高校、院所、医院、研发型企业等科研工作者提供专业、快捷、全方位的服务。

 

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。