ใช้เป็นสารมาตรฐานภายในที่ติดฉลากด้วยไอโซโทปเสถียรในเคมีวิเคราะห์ โดยเฉพาะในวิธีสเปกโตรเมตรีมวลและโครมาโทกราฟีของเหลว-สเปกโตรเมตรีมวล (LC-MS) ช่วยในการวัดปริมาณคาเฟอีนและเมทิลแซนทีนที่เกี่ยวข้องอย่างแม่นยำในตัวอย่างชีวภาพ เช่น เลือด ปัสสาวะ และพลาสมา เนื่องจากมีความคล้ายคลึงทางโครงสร้างกับคาเฟอีน—ต่างกันเพียงกลุ่มเมทิลที่ถูกเดอเทอเรต—จึงมีพฤติกรรมใกล้เคียงกันระหว่างการสกัดและการวิเคราะห์ ลดผลกระทบจากเมทริกซ์และเพิ่มความแม่นยำในการวัด นิยมใช้ในงานศึกษเภสัชจลนศาสตร์ การควบคุมโด๊ปปิ้ง สารพิษทางนิติวิทยาศาสตร์ และการวิจัยเมแทบอลิซึมที่ต้องการการตรวจจับและวัดปริมาณเมแทบอลิซึมของคาเฟอีนอย่างน่าเชื่อถือ