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穩定氮同位素分析儀的原理主要基于同位素質譜技術。具體來說，它通過處理待測物質(如將樣品中的氮元素轉化為N2或NH3等氣體)，然后利用電荷加載使離子化，接著讓這些帶電荷的離子通過真空電磁場。在這個過程中，不同質量的氮同位素離子會發生不同的偏移，并分別落入不同的靶位。最后，通過測量靶位上的電信號來確定各穩定氮同位素的豐度。
穩定氮同位素分析儀可同時進行N2O濃度以及同位素δ15N/δ15Nα/δ15Nβ/δ18O測量。N2O是溫室氣體研究的前沿對象，Picarro G5131-i 是開展氮循環研究的有效平臺，可以在現場實時或在實驗室中對取樣樣品測量來識別和測量N2O排放源。通過識別土壤和水中的硝化和反硝化過程，N2O的同位素可用于探測氮循環中的源起和沉積。
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