质谱仪是地球科学中分析同位素和元素分布的重要工具，其技术分支在研究地球系统演化、环境变化及行星科学中发挥关键作用。图中展示的质谱仪分类包括质谱仪（MS）、电离质谱仪、热电离质谱仪（TIMS）、电感耦合等离子体质谱仪（ICPMS）、二次离子质谱仪（SIMS）、同位素比值质谱仪（IRMS）等，涵盖了从微量分析到高精度测量的多种应用场景。

技术分类与应用：质谱仪（MS）作为基础工具，分化为多种专用类型。热电离质谱仪（TIMS）以其高精度著称，广泛用于放射性同位素定年（如U-Pb、Sm-Nd），精确测定地质样品年龄。电感耦合等离子体质谱仪（ICPMS）通过LA-ICPMS技术实现痕量元素和同位素分析，适用于微区研究，如矿物成因分析。二次离子质谱仪（SIMS）凭借亚微米分辨率，分析固体样品表面化学成分，特别在月球样本研究中用于揭示微量水分布。同位素比值质谱仪（IRMS）则聚焦稳定同位素比值（如δ13C、δ18O），用于古气候重建和水文循环研究。

衍生技术与功能：气相色谱-同位素比值质谱（Gas-IRMS）结合气相色谱分离复杂混合物，分析挥发性有机物同位素，广泛应用于环境监测。多收集电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）提升了多同位素同时测量的精度，适用于高通量地质样品分析。热电离质谱（TIMS）衍生出高灵敏度版本，用于微量样品测定。

应用领域：这些技术在地球科学中用途广泛。例如，TIMS和ICPMS用于岩石成因和地幔演化研究，SIMS分析月球样本微区成分，IRMS重建古气候，AMS测定古碳循环。嫦娥5号和6号任务中，SIMS和TIMS技术成功解析月球远近侧样本，揭示了火山活动历史和水资源分布，为行星科学提供了新证据。

发展趋势：随着技术进步，质谱仪向更高分辨率、自动化和多功能方向发展。微区分析（如NanoSIMS）结合FIB样品制备，突破了纳米级观测极限。未来，结合人工智能和大数据分析，这些技术将进一步提升地球科学研究的精度和深度，支撑资源勘探、气候变化预测及行星演化研究。