Du point de vue de l'objectif principal, les spectromètres de masse conventionnels se concentrent sur la séparation et la détection du rapport masse - charge (M / z) des molécules pour analyser les informations sur l'espèce, le contenu et la structure des composés dans l'échantillon. Par exemple, la quantité résiduelle d'une molécule de pesticide peut être déterminée en détectant son rapport masse - charge, ou sa séquence d'acides aminés peut être déduite en analysant des fragments de protéines. L'objectif du spectromètre de masse à isotopes stables est encore plus particulier: il n'analyse pas directement les molécules elles - mêmes, mais révèle les « empreintes de la source» et les « informations sur le processus» de la matière en mesurant les rapports d'abondance des différents isotopes du même élément, tels que ¹²c / ¹³c, ¹²o / ¹⁸o, ²h / ¹h. Par exemple, son type de photosynthèse (plantes C3 ou C4) peut être retracé par le rapport ₁³c / ₁³c in vivo des plantes, ou le changement paléoclimatique est inversé par le rapport ₁⁸o / ₁⁶o dans l'eau.

Au niveau du principe, les sources d'ions des Spectromètres de masse classiques (par exemple électrospray, bombardment électronique) ionisent les molécules en fragments chargés, et les Analyseurs de masse (tiges quadrupolaires, pièges à ions, etc.) filtrent les ions cibles en fonction du rapport masse - charge et les comptent, pour finalement produire le contenu relatif du composé. Le spectromètre de masse à isotopes stables doit d'abord convertir l'élément cible de l'échantillon en une seule morphologie moléculaire (par exemple, co₂ correspond à l'isotope du carbone et h₂ correspond à l'isotope de l'hydrogène) par craquage à haute température ou conversion chimique (par exemple, co₂, h₂o en molécules en phase gazeuse); On utilise ensuite un analyseur de masse de haute précision, tel qu'un spectromètre de masse magnétique à double voie, pour différencier les molécules isotopiques dont le nombre de masses n'est que de 1 ou 2 (par exemple, une différence de masse de 1 pour 1²co₂ par rapport à 1²co₂) et pour déterminer avec précision l'intensité de Leur signal à l'aide d'un détecteur Faraday cup, le rapport d'abondance isotopique (valeur δ) étant finalement calculé. Le principal défi consiste à éliminer les interférences de fond de l'instrument et à assurer une résolution très sensible des différences d'abondance mineures, telles que ¹³c ne représente qu'environ 1,1% du carbone naturel.

La différence dans les scénarios d'application est encore plus significative. Les Spectromètres de masse conventionnels sont des « outils universels» pour les laboratoires couvrant les tests quotidiens dans les domaines de la recherche et du développement de médicaments, de la surveillance environnementale, de la sécurité alimentaire, etc.; Alors que les spectromètres de masse à isotopes stables ressemblent davantage à des « spécialistes de la traçabilité», spécialisés dans les scénarios nécessitant une « identification»: suivi de la genèse des roches en géologie, identification des lieux d’origine des artefacts en archéologie, étude des voies de migration des animaux en écologie et même jugement des sources alimentaires à long terme Par isotope des tissus humains en médecine légale.

En bref, un spectromètre de masse conventionnel répond « quoi, combien» et un spectromètre de masse à isotopes stables répond « d'où il vient et ce qui a été vécu». Les deux, comme le microscope et le télescope, repoussent les limites de la perception humaine des composants microscopiques et des processus macroscopiques.