稳定同位素比质谱仪专门用于测量元素C、N、H、O、S几种元素的稳定同位素比值，这几种元素转化成对应的气体，包括CO、CO₂、N₂、N₂O、H₂、SO₂，可以被稳定同位素比质谱仪测定，具体原理如下：

C元素转化成CO₂

★  CO₂气体样品

CO₂气体样品直接通过Gasbench进样后，使用稳定同位素比质谱仪分析；

★  碳酸盐中的C元素

碳酸盐中的C元素加化学试剂转化成CO₂后，通过Gasbench与稳定同位素比质谱仪分析；

★  固体样品中C元素

固体样品中C元素稳定同位素比值的测定，使用元素分析仪的动态快速燃烧炉，转化成CO₂后，使用稳定同位素比质谱仪检测:

 

 

★  甲烷（CH₄）中C元素

甲烷（CH₄）中C元素稳定同位素比值的测定，高浓度的样品，可以使用气相色谱仪（GC）分离，使用Isolink模块转化成CO₂，使用稳定同位素比质谱仪检测；低浓度的样品，可以使用Precon高温条件下转化成CO₂，预浓缩后，导入稳定同位素比质谱仪分析；

 

N元素转化成N₂

测定样品中N元素稳定同位素比值，一般把样品中的N转化成N₂气体样品，测定m/z28、m/z29、 m/z30

★  N₂气体样品

N₂气体样品直接通过Gasbench进样后，使用稳定同位素比质谱仪分析；

★  固体样品中N元素

固体样品中N元素稳定同位素比值的测定，使用元素分析仪的动态快速燃烧炉与稳定同位素比质谱仪联用检测；

★  液体样品中N元素

液体样品中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，通过化学方法转化成N₂O气体，使用Precon与稳定同位素比质谱仪联用，测定N₂O中的N的稳定同位素比值；

液体样品中铵态氮，可以直接用次溴酸盐将其氧化生成N₂，使用Gasbench进样，测定N₂的稳定同位素比值。

H元素转化成H₂

H元素有两种稳定同位素：H（氕）D（氘），它们的同位素丰度分别为99.9844%和0.0156%，在地球上其同位素比值的最大变化可达700‰，同位素质谱仪主要测定m/z3、m/z2离子峰的强度比。

★  液体样品中H元素

测定液体样品中H元素的稳定同位素比值，可以使用元素分析仪与稳定同位素比质谱仪联用，采用裂解的方式，使H元素转化为H₂，测定m/z3、m/z2离子峰的强度比；

例1：测定苯甲酸中H元素的稳定同位素比值

 

例2：测定水中H元素的稳定同位素比值

 

★  测定单个化合物中H元素

测定单个化合物中H元素的稳定同位素比值，可以使用气相色谱仪（GC）与稳定同位素比质谱仪联用，在高温下，使化合物裂解产生H₂，测定H₂中H的稳定同位素比值

 

 

O元素转化成CO或CO₂

O有三种同位素，¹⁶O、¹⁷O、¹⁸O，其稳定同位素丰度分别为99.759%、0.0374%和0.2039%。测定样品中O元素的稳定同位素比值，一般把O元素转化成CO₂或者CO，测定其中气体中O元素的稳定同位素比值。

★  测定液体样品中O元素的稳定同位素比值

测定苯甲酸和水中O元素的稳定同位素比值，可以使用元素分析仪与稳定同位素比质谱仪联用，采用裂解的方式，使O元素转化为CO，测定m/z28、m/z29、m/z30离子峰的强度比；。

例1：测定苯甲酸中O元素的稳定同位素比值，裂解温度1350℃。

 

例2：测定水中O元素的稳定同位素比值，裂解温度1450℃。

 

★  测定单个含氧化合物中O元素的稳定同位素比值

测定单个含氧化合物中O元素的稳定同位素比值，可以使用气相色谱仪（GC）与稳定同位素比质谱仪联用，在高温下，使化合物裂解产生CO，测定CO中O的稳定同位素比值。

 

★  测定碳酸盐中O元素的稳定同位素比值

测定碳酸盐中O元素的稳定同位素比值，使用化学试剂与碳酸盐发生反应，生成CO₂，使用Gasbench与稳定同位素比质谱仪联用，检测CO₂中的O的稳定同位素比值。

 

从上面可以看出，测定化合物中的H、O都是采用高温裂解的方法，使用元素分析仪与稳定同位素比质谱仪联用时，这两种元素可以同时测定，不过气相色谱仪（GC）与稳定同位素质谱仪联用时，测定这两种元素的条件稍有不同，不可以同时测定。

 

S元素转化成SO₂

测定样品中S元素的稳定同位素比值，可以采用氧化的方法，使S元素转化成SO₂气体，测定SO₂中S的稳定同位素比值；

N₂O直接检测

N₂O不需要转化成别的化合物，可以直接通过稳定同位素质谱仪测定。

如果有双路进样系统，纯的N₂O样品可以直接进入稳定同位素质谱仪进行测定；

如果没有双路进样系统，或者样品不纯，可以通过预浓缩系统Precon与稳定同位素比质谱仪联用分析。