一種流體包裹體水中氫同位素分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種流體包裹體水中氫同位素分析系統(tǒng)，包括水樣采集儀器和TC/EA-IRMS聯(lián)用儀器；所述水樣采集儀器包括真空連通管路、樣品爆裂裝置和水樣收集裝置；所述水樣收集裝置包括石英收集管，所述石英收集管在其下端形成有毛細(xì)管部；所述TC/EA-IRMS聯(lián)用儀器包括高溫裂解/元素分析儀（TC/EA)和同位素比值質(zhì)譜儀(IRMS)，所述高溫裂解/元素分析儀包括高溫反應(yīng)管和氣相色譜柱；由于采用了毛細(xì)管部和固體進(jìn)樣的方式，因此所需樣品量較少，可以有效節(jié)省流體包裹體的樣品量。
【專利說(shuō)明】一種流體包裹體水中氫同位素分析系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及穩(wěn)定同位素分析【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種流體包裹體水中氫同位素分 析系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 流體包裹體是指成巖成礦流體(含氣液的流體或硅酸鹽熔融體）在礦物結(jié)晶生長(zhǎng) 過(guò)程中，充填、并被封閉在礦物的微細(xì)小洞、裂隙或粒間的一種或多種相態(tài)物質(zhì)(液體、氣 體或固體)，從形成至今即在主礦物中封存并與主礦物有著相的界限。由于流體包裹體(有 時(shí)簡(jiǎn)稱包裹體或包體）同位素組成測(cè)定可為成巖成礦理論研究、古氣候和古溫度重建、以及 寶石礦勘探、寶石鑒定等方面提供獨(dú)特的信息，所以近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外獲得了迅速的發(fā)展和 廣泛的應(yīng)用。
[0003] 傳統(tǒng)流體包裹體水中氫同位素的分析(流體包裹體通常都會(huì)含有水，實(shí)驗(yàn)表明含 量范圍一般在50%?98%重量份）通常是在真空或惰性氣體環(huán)境中，用熱爆裂法、壓碎法 或真空球磨法釋放流體包裹體中的水，然后通過(guò)冷卻系統(tǒng)收集和提純，再將水樣氣化轉(zhuǎn)移 到管式爐在高溫下用活潑金屬（例如鈾U、鋅Zn、鉻Cr或錳Μη)作為還原劑將其轉(zhuǎn)化為 氫氣，由氣體收集管收集后再進(jìn)入同位素比值質(zhì)譜儀（IRMS，全稱為Isotope Ratio Mass Spectrometry)進(jìn)行檢測(cè)。
[0004] 流體包裹體樣品的同位素比值分析需要合適的粒度和礦物量，這里礦物量是指在 冷熱臺(tái)顯微鏡下顯示相同特性包裹體的樣品重量，粒度是指每個(gè)包裹體顆粒的大小，合適 的粒度一般為0. 1?0. 4毫米(流體包裹體一般是在冷熱臺(tái)顯微鏡下依靠經(jīng)驗(yàn)從礦物顆粒 中分選出來(lái)的，這些顆粒有大有小，粒度小的只有零點(diǎn)幾微米，大的有幾毫米)。粒度太小， 包裹體損失過(guò)多；粒度太大，包裹體較難爆裂(粒度太小，本身磨碎樣品時(shí)就會(huì)破壞一些大 的包裹體，或者只能從選好的包裹體中挑選很少一部分合適粒度的樣品顆粒。粒度太大，意 味著需要更長(zhǎng)的加溫時(shí)間使樣品顆粒達(dá)到爆裂溫度，不容易爆裂)。常規(guī)的包裹體水中氫同 位素分析，為達(dá)到較為滿意的同位素比值分析結(jié)果(例如質(zhì)譜樣品信號(hào)峰強(qiáng))，一般采用液 體進(jìn)樣時(shí)測(cè)試所需的水量約為2?10uL (也即需要收集到2?10uL水樣)，此時(shí)需要至少 3g樣品(例如3?10g)，這給礦物分選提出了較高的要求，實(shí)際礦物分選時(shí)包裹體樣品經(jīng)常 無(wú)法挑選出3g樣品，這樣制備的氫氣就較少，進(jìn)入IRMS質(zhì)譜檢測(cè)時(shí)經(jīng)常會(huì)因樣品信號(hào)太低 導(dǎo)致測(cè)得的同位素比值不準(zhǔn)確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的是提供一種有效減少流體包裹體水中氫同位素分析所需的樣 品量的流體包裹體水中氫同位素分析系統(tǒng)。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種流體包裹體水中氫同位素分析系統(tǒng)，其特 征在于，包括用于收集所述流體包裹體中水樣的水樣采集儀器、以及用于對(duì)所收集的水樣 進(jìn)行水中氫同位素分析的TC/EA-IRMS聯(lián)用儀器；所述水樣采集儀器包括真空連通管路、樣 品爆裂裝置和水樣收集裝置；所述流體包裹體的樣品經(jīng)所述樣品爆裂裝置爆裂后產(chǎn)生的氣 樣通過(guò)所述真空連通管路傳入所述水樣收集裝置；所述水樣收集裝置包括石英收集管，所 述石英收集管在其下端形成有毛細(xì)管部，所述毛細(xì)管部用于使所傳入的氣樣冷凝到其內(nèi)部 以收集所述流體包裹體中的水樣；所述TC/EA-IRMS聯(lián)用儀器包括高溫裂解/元素分析儀 (TC/EA)和同位素比值質(zhì)譜儀（IRMS)，所述高溫裂解/元素分析儀包括用于將收集有水樣 的所述毛細(xì)管部熔化釋放出水蒸氣并使其裂解反應(yīng)生成包含氫氣的混合氣體的高溫反應(yīng) 管、以及用于從混合氣體中分離出氫氣的氣相色譜柱；所述同位素比值質(zhì)譜儀接收所分離 出的氫氣并對(duì)其進(jìn)行水中氫同位素分析以獲得氫同位素比值。
[0007] 所述水樣收集裝置還包括套上所述毛細(xì)管部并對(duì)其進(jìn)行制冷的冷液，所述冷液包 括無(wú)水乙醇和液氮配成的混合液，所述混合液的溫度在零下50攝氏度左右。
[0008] 所述水樣收集裝置還包括用于熔封所述毛細(xì)管部的液化氣火槍，所述高溫反應(yīng)管 用于將通過(guò)固體自動(dòng)進(jìn)樣器的樣品盤接收的熔封后的收集有水樣的毛細(xì)管部熔化釋放出 水蒸氣并使其裂解反應(yīng)生成包含氫氣的混合氣體。
[0009] 所述樣品爆裂裝置包括熱爆裂裝置、壓碎爆裂裝置或真空球磨爆裂裝置，所述熱 爆裂裝置包括用于盛放所述流體包裹體的樣品的樣品管、以及套上所述樣品管并對(duì)其進(jìn)行 加熱的加熱爐。
[0010] 所述真空連通管路包括與低真空泵連通的低真空管路、與高真空泵連通的高真空 管路、以及與所述水樣采集儀器連通的水樣采集管路，所述水樣采集管路上設(shè)有與所述樣 品爆裂裝置或水樣收集裝置連通的至少兩個(gè)開(kāi)口。
[0011] 所述低真空管路上設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉與所述水樣采集管路的連通的低真空閥門，所 述高真空管路上設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉與所述水樣采集管路的連通的高真空閥門，所述低真空管 路上還設(shè)有測(cè)量所述真空連通管路中真空度的真空規(guī)管I，所述高真空管路上還設(shè)有測(cè)量 所述真空連通管路中真空度的真空規(guī)管II。
[0012] 所述樣品爆裂裝置與所述水樣采集管路之間設(shè)有樣品爆裂閥門，所述水樣收集裝 置與所述水樣采集管路之間設(shè)有水樣收集閥門，所述樣品爆裂裝置和水樣收集裝置分別通 過(guò)熱縮管與所述樣品爆裂閥門和水樣收集閥門相連。
[0013] 所述至少兩個(gè)開(kāi)口中未與所述樣品爆裂裝置或水樣收集裝置連通的開(kāi)口上用活 塞真空堵頭堵上，所述樣品爆裂裝置和水樣收集裝置分別與所述水樣采集管路連通的開(kāi)口 在位置上相鄰；所述低真空管路、高真空管路和水樣采集管路上纏繞有伴熱帶，所述伴熱帶 的加熱溫度為100?200攝氏度以防止管路有水汽凝結(jié)。
[0014] 所述水樣采集管路上還設(shè)有冷阱，在冷阱上套上裝有液氮的杜瓦瓶，所述水樣采 集管路上的開(kāi)口對(duì)稱分布在所述冷阱的兩側(cè)，所述冷阱的兩端分別設(shè)有冷阱閥門，所述低 真空管路和高真空管路分別設(shè)于所述冷阱的兩側(cè)并設(shè)有連通兩者管路的連接管路，所述連 接管路與所述低真空泵之間設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉相互連通的低真空連接閥門，所述連接管路與 所述高真空泵之間設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉相互連通的高真空連接閥門。
[0015] 所述高溫反應(yīng)管中盛放的玻璃碳與所述水蒸氣發(fā)生高溫裂解反應(yīng)生成包含一氧 化碳和氫氣的混合氣體；所述同位素比值質(zhì)譜儀與所述高溫裂解/元素分析儀之間還設(shè)有 ConFlo接口裝置，所述氣相色譜柱分離出的氫氣經(jīng)所述ConFlo接口裝置后在所述同位素 比值質(zhì)譜儀中與參考?xì)錃鈱?duì)比以測(cè)定氫同位素比值。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于所述毛細(xì)管部能夠使所傳入的氣樣 冷凝到其內(nèi)部以收集所述流體包裹體中的水樣，因此可以將收集有水樣的所述毛細(xì)管部通 過(guò)固體進(jìn)樣的方式輸入所述高溫裂解/元素分析儀中，并通過(guò)高溫反應(yīng)管和氣相色譜柱生 成并分離出氫氣，以便所述同位素比值質(zhì)譜儀對(duì)其進(jìn)行水中氫同位素分析以獲得氫同位素 比值，由于采用了毛細(xì)管部和固體進(jìn)樣的方式，因此相對(duì)于液體進(jìn)樣的方式來(lái)說(shuō)，所需樣品 量較少，可以有效節(jié)省流體包裹體的樣品量，而且能在樣品量較少的情況下(例如無(wú)法挑選 出3g樣品時(shí))，通過(guò)固體進(jìn)樣的方式使制備的氫氣符合后續(xù)質(zhì)譜檢測(cè)的樣品信號(hào)要求，從而 準(zhǔn)確測(cè)得流體包裹體水中氫同位素分析以獲得氫同位素比值。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖 作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流體包裹體水中氫同位素分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整的描述，顯然所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā) 明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020] 為了適應(yīng)實(shí)際地質(zhì)樣品量(例如流體包裹體樣品量）的限制，本發(fā)明提供了一種流 體包裹體水中氫同位素分析系統(tǒng)和方法，通過(guò)將包裹體的真空爆裂離線水樣收集(這里離 線/在線是相對(duì)于IRMS來(lái)說(shuō)的，通過(guò)管路連接在載氣流作用下進(jìn)樣稱為在線，不是管路直 接相連進(jìn)樣的稱為離線)和TC/EA-IRMS(TC/EA即高溫裂解/元素分析儀，全稱Temperature Conversion/Elemental Analyzer，當(dāng) TC/EA 與 IRMS 聯(lián)用時(shí)，寫成 TC/EA-IRMS)的在線測(cè)定 結(jié)合，并改進(jìn)傳統(tǒng)TC/EA-IRMS的進(jìn)樣方式，實(shí)現(xiàn)流體包裹體水中氫同位素的高精度、高準(zhǔn) 確度和高通量分析。
[0021] 由于通常TC/EA-IRMS測(cè)定水中氫同位素時(shí)需要采用液體進(jìn)樣方式，由液體自動(dòng) 進(jìn)樣器從裝有1. 〇?2. OmL水樣的樣品瓶中移取0. 1?0. 2uL水樣(例如用微量進(jìn)樣針吸取 0. 1?0. 2uL的水樣，樣品瓶容量是2mL，由于微量進(jìn)樣針需扎入樣品瓶一定深度，并保證吸 取到水樣而不是空氣，所以樣品瓶中需裝入1. 0?2. OmL的水樣)，經(jīng)密封隔墊注入TC/EA的 高溫反應(yīng)管(這里密封隔墊是防止空氣進(jìn)入，例如微量進(jìn)樣針扎入過(guò)程中空氣漏入)。水樣 在高溫下迅速氣化并與填充于高溫反應(yīng)管內(nèi)的玻璃碳粒在1350°C下發(fā)生還原反應(yīng)，生成的 H 2和C0混合氣在He載氣流(流速100mL/min)攜帶下，通過(guò)氣相色譜柱分離并導(dǎo)入同位素 比值質(zhì)譜儀分析。也即實(shí)際上TC/EA-IRMS測(cè)定水中氫同位素時(shí)只需要0. 1?0. 2uL水樣， 如果能使流體包裹體爆裂出來(lái)的水高效地進(jìn)入TC/EA的高溫反應(yīng)管，將大大減少所需的流 體包裹體的樣品量。
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種流體包裹體水中氫同位素分析系統(tǒng)，包括 用于收集所述流體包裹體中水樣的水樣采集儀器、以及用于對(duì)所收集的水樣進(jìn)行水中氫同 位素分析的TC/EA-IRMS聯(lián)用儀器；所述水樣采集儀器包括真空連通管路(包括90、91和92 構(gòu)成的管路)、樣品爆裂裝置(包括1和2)和水樣收集裝置(包括6和7);所述流體包裹體的 樣品經(jīng)所述樣品爆裂裝置爆裂后產(chǎn)生的氣樣通過(guò)所述真空連通管路傳入所述水樣收集裝 置；所述水樣收集裝置包括石英收集管6,所述石英收集管6在其下端形成有毛細(xì)管部8,所 述毛細(xì)管部用于使所傳入的氣樣冷凝到其內(nèi)部以收集所述流體包裹體中的水樣；所述TC/ EA-IRMS聯(lián)用儀器（圖1未示出）包括高溫裂解/元素分析儀（TC/EA)和同位素比值質(zhì)譜 儀（IRMS)，所述高溫裂解/元素分析儀包括用于將收集有水樣的所述毛細(xì)管部熔化釋放出 水蒸氣并使其裂解反應(yīng)生成包含氫氣的混合氣體的高溫反應(yīng)管、以及用于從混合氣體中分 離出氫氣的氣相色譜柱；所述同位素比值質(zhì)譜儀接收所分離出的氫氣并對(duì)其進(jìn)行水中氫同 位素分析以獲得氫同位素比值。
[0023] 這里，由于所述毛細(xì)管部能夠使所傳入的氣樣冷凝到其內(nèi)部以收集所述流體包裹 體中的水樣，因此可以將收集有水樣的所述毛細(xì)管部(例如密封起來(lái)）通過(guò)固體進(jìn)樣的方式 輸入所述高溫裂解/元素分析儀中，并通過(guò)高溫反應(yīng)管和氣相色譜柱分離出氫氣，以便所 述同位素比值質(zhì)譜儀對(duì)其進(jìn)行水中氫同位素分析以獲得氫同位素比值，由于采用了毛細(xì)管 部和固體進(jìn)樣的方式，因此相對(duì)于液體進(jìn)樣的方式來(lái)說(shuō)，所需樣品量較少，可以有效節(jié)省流 體包裹體的樣品量（由于采用固體進(jìn)樣，因此只需少量樣品收集到例如〇. 1?〇. 2uL水樣即 可實(shí)現(xiàn)后續(xù)分析要求)，而且能在樣品量較少的情況下(例如無(wú)法挑選出3g樣品時(shí))，通過(guò)固 體進(jìn)樣的方式使制備的氫氣符合后續(xù)質(zhì)譜檢測(cè)的樣品信號(hào)要求，從而準(zhǔn)確進(jìn)行流體包裹體 水中氫同位素分析以獲得氫同位素比值。
[0024] 所述水樣收集裝置還包括套上所述毛細(xì)管部8并對(duì)其進(jìn)行制冷的冷液7,所述冷 液7包括無(wú)水乙醇和液氮配成的混合液，所述混合液的溫度在零下50攝氏度左右。
[0025] 這里，冷液7能夠?qū)γ?xì)管部8進(jìn)行制冷，從而使其溫度降低，以便在毛細(xì)管部8 處收集通過(guò)所述真空連通管路傳入的所述樣品爆裂裝置爆裂后產(chǎn)生的氣樣。冷液例如可以 是無(wú)水乙醇和液氮配成的混合液，溫度例如在零下50攝氏度左右，可以足夠?qū)⑦M(jìn)入毛細(xì)管 部的水樣凝結(jié)成小冰晶附著在毛細(xì)管部上。當(dāng)經(jīng)過(guò)一定的冷凝時(shí)間后，認(rèn)為包裹體釋放出 來(lái)的水全部凝結(jié)在毛細(xì)管部中，此時(shí)毛細(xì)管部里可能還有包裹體釋放出來(lái)的其他氣體（即 雜氣，例如二氧化碳C0 2、甲烷CH4、氬氣Ar等)，可以通過(guò)真空連通管路，使雜氣被真空泵(例 如微開(kāi)相應(yīng)的閥門連通低真空泵/高真空泵）抽走。石英收集管6例如只在毛細(xì)管部套上 冷液，以便在該處形成低壓，類似抽氣泵的功能，使釋放出來(lái)的物質(zhì)分子向毛細(xì)管部運(yùn)動(dòng)， 運(yùn)動(dòng)過(guò)來(lái)的水分子都凝結(jié)在毛細(xì)管部，而不是上面管徑較大的地方。毛細(xì)管部以上的區(qū)域 可以高溫去雜質(zhì)后下次再拉一段毛細(xì)管部出來(lái)，繼續(xù)利用。
[0026] 所述水樣收集裝置還包括用于熔封所述毛細(xì)管部的液化氣火槍，所述高溫反應(yīng)管 用于將通過(guò)固體自動(dòng)進(jìn)樣器的樣品盤接收的熔封后的收集有水樣的毛細(xì)管部80熔化釋放 出水蒸氣并使其裂解反應(yīng)生成包含氫氣的混合氣體。熔封后的毛細(xì)管部80長(zhǎng)約8_，直徑 為 0· 2-0. 3mm。
[0027] 這里，收集有水樣的毛細(xì)管部80例如可以通過(guò)液化氣火槍對(duì)其進(jìn)行熔封(例如可 用液化氣火槍噴出的高溫火焰使石英毛細(xì)管部熔斷，重新封結(jié))，例如用鑷子夾住毛細(xì)管部 的下端，同時(shí)用液化氣火槍將冷液7上約3?4mm處的毛細(xì)管部(此時(shí)毛細(xì)管部的下端容納 在冷液7中)進(jìn)行迅速熔封，取下封好的收集有水樣的毛細(xì)管部80,即可使得收集的水樣密 封在毛細(xì)管部80內(nèi)部，從而滿足固體進(jìn)樣的需求。石英毛細(xì)管部的直徑和長(zhǎng)度例如可根 據(jù)水樣液化后的體積和固體進(jìn)樣器(例如固體自動(dòng)進(jìn)樣器）的尺寸來(lái)確定。熔封時(shí)，例如保 持毛細(xì)管部下面部分在冷液中，用鑷子夾住，冷液上面部分用液化氣火槍熔化燒結(jié)，因毛細(xì) 管部很細(xì)，可在1秒左右熔封，此時(shí)冷液會(huì)很快揮發(fā)，但冷液下部還來(lái)不及熱交換使冰晶融 化，保證了水樣不會(huì)揮發(fā)造成同位素分餾(這里的"同位素分餾"是指當(dāng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或狀 態(tài)改變時(shí)可能導(dǎo)致同位素分餾，使原物質(zhì)同位素比值發(fā)生改變)。
[0028] 所述樣品爆裂裝置包括熱爆裂裝置、壓碎爆裂裝置或真空球磨爆裂裝置，所述熱 爆裂裝置包括用于盛放所述流體包裹體的樣品的樣品管1、以及套上所述樣品管并對(duì)其進(jìn) 行加熱的加熱爐2。
[0029] 這里，樣品爆裂裝置只要能夠使流體包裹體的樣品發(fā)生爆裂從而釋放出其中的水 (經(jīng)常包含在爆裂產(chǎn)生的氣樣中）即可，例如熱爆裂裝置經(jīng)常采用樣品管盛放所述流體包裹 體的樣品，然后套上加熱爐對(duì)其加熱從而使其發(fā)生爆裂以產(chǎn)生氣樣。例如可以先將加熱爐 套上樣品管加熱到150?200攝氏度去氣(去除樣品的表生吸附水)，再將加熱爐加熱到400 攝氏度左右進(jìn)行爆裂，爆裂的溫度和時(shí)間根據(jù)樣品不同而不同。
[0030] 所述真空連通管路包括與低真空泵連通的低真空管路90、與高真空泵連通的高真 空管路91、以及與所述水樣采集儀器連通的水樣采集管路92,所述水樣采集管路上設(shè)有與 所述樣品爆裂裝置或水樣收集裝置連通的至少兩個(gè)開(kāi)口 93。
[0031] 所述低真空管路上設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉與所述水樣采集管路的連通的低真空閥門20， 所述高真空管路上設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉與所述水樣采集管路的連通的高真空閥門50,所述低真 空管路上還設(shè)有測(cè)量所述真空連通管路中真空度的真空規(guī)管I，所述高真空管路上還設(shè)有 測(cè)量所述真空連通管路中真空度的真空規(guī)管II。
[0032] 這里，例如可以先用低真空泵通過(guò)低真空管路90對(duì)與其連通的水樣采集管路92 抽低真空(此時(shí)開(kāi)啟低真空閥門并關(guān)閉高真空閥門，同時(shí)采用真空規(guī)管I監(jiān)測(cè)真空連通管 路的真空度，特別是相互連通的低真空管路90與水樣采集管路92中真空度)，然后用高真 空泵通過(guò)高真空管路91對(duì)與其連通的水樣采集管路92抽高真空(此時(shí)開(kāi)啟高真空閥門并 關(guān)閉低真空閥門，同時(shí)采用真空規(guī)管II監(jiān)測(cè)真空連通管路的真空度，特別是相互連通的高 真空管路91與水樣采集管路92中真空度)，最終使得水樣采集管路92的真空度達(dá)到實(shí)際 的要求，以便更優(yōu)化的進(jìn)行樣品的爆裂和水樣的收集過(guò)程。
[0033] 所述樣品爆裂裝置與所述水樣采集管路之間設(shè)有樣品爆裂閥門5,所述水樣收集 裝置與所述水樣采集管路之間設(shè)有水樣收集閥門9,所述樣品爆裂裝置和水樣收集裝置分 別通過(guò)熱縮管與所述樣品爆裂閥門和水樣收集閥門相連。
[0034] 這里，例如樣品爆裂閥門5、水樣收集閥門9在抽真空時(shí)關(guān)閉，當(dāng)管路中的真空度 達(dá)到要求時(shí),可以例如打開(kāi)樣品爆裂閥門5(水樣收集閥門9關(guān)閉)先將加熱爐套上樣品管加 熱到150?200攝氏度去氣（去除樣品的表生吸附水，此時(shí)可同時(shí)通過(guò)真空泵將其抽出，待 一定時(shí)間后關(guān)閉與真空泵連通的相應(yīng)閥門），再將加熱爐加熱到400攝氏度左右進(jìn)行爆裂， 等待一定時(shí)間后關(guān)閉樣品爆裂閥門5,并打開(kāi)水樣收集閥門9,等待水樣收集裝置收集相應(yīng) 的水樣一段時(shí)間后再關(guān)閉水樣收集閥門9,通過(guò)這些閥門的配合可以更優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)樣品爆 裂和水樣收集。
[0035] 所述至少兩個(gè)開(kāi)口中未與所述樣品爆裂裝置或水樣收集裝置連通的開(kāi)口上用活 塞真空堵頭3堵上，所述樣品爆裂裝置和水樣收集裝置分別與所述水樣采集管路連通的開(kāi) 口在位置上相鄰；所述低真空管路、高真空管路和水樣采集管路上纏繞有伴熱帶，所述伴熱 帶的加熱溫度為100?200攝氏度以防止管路有水汽凝結(jié)。
[0036] 這里，例如樣品管1和石英收集管6 -般都盡量相鄰，盡量減少水樣轉(zhuǎn)移過(guò)程中冷 凝到其他地方的可能性，提高水樣回收率。其他未用到的管路開(kāi)口，可以安裝另一樣品的樣 品管和石英收集管(實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣品的并行試驗(yàn))，未用到的開(kāi)口再用活塞真空堵頭堵上。
[0037] 所述水樣采集管路上還設(shè)有冷阱4,在冷阱4上套上裝有液氮的杜瓦瓶，所述水樣 采集管路上的開(kāi)口對(duì)稱分布在所述冷阱的兩側(cè)，所述冷阱的兩端分別設(shè)有冷阱閥門（30和 40)。
[0038] 這里，例如低真空閥門20到冷阱閥門30、冷阱閥門40到高真空閥門50區(qū)域上纏 上伴熱帶，這種伴熱帶例如采用玻璃纖維內(nèi)裹加熱絲，可以通過(guò)電控加熱到100?200攝氏 度，使管路在抽真空和水樣釋放轉(zhuǎn)移的過(guò)程中更容易獲得較低真空，同時(shí)防止管路有水汽 凝結(jié)。采用冷阱4套上裝有液氮的杜瓦瓶可以在高真空泵抽真空時(shí)更易獲得高真空環(huán)境， 與所述樣品爆裂裝置或水樣收集裝置連通的開(kāi)口 93對(duì)稱分布在所述冷阱的兩側(cè)，例如在 冷阱4的每一側(cè)都有兩個(gè)開(kāi)口，而每一側(cè)的兩個(gè)開(kāi)口中其中一個(gè)與樣品爆裂裝置連通，另 一個(gè)與水樣收集裝置連通。這樣可以在冷阱4的左右兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行流體包裹體樣品的爆裂 和水樣收集過(guò)程(例如水樣采集管路達(dá)到高真空時(shí)，關(guān)閉冷阱閥門30和冷阱閥門40,使左 右兩端的水樣采集管路在氣路上分離開(kāi)來(lái))，互不影響，提高試驗(yàn)效率(也即并行進(jìn)行爆裂 和水樣收集試驗(yàn)，互相沒(méi)有任何影響)。又例如在冷阱4的每一側(cè)都有五個(gè)以上的開(kāi)口，其 中兩個(gè)開(kāi)口分別與一組樣品爆裂裝置和水樣收集裝置連通(位置相鄰)，另兩個(gè)開(kāi)口分別與 另一組樣品爆裂裝置和水樣收集裝置連通(位置相鄰)，其他未用開(kāi)口用活塞真空堵頭3堵 上，試驗(yàn)過(guò)程中兩組樣品爆裂裝置和水樣收集裝置分別通過(guò)其上的樣品爆裂閥門和水樣收 集閥門進(jìn)行開(kāi)閉控制，一組試驗(yàn)時(shí)另一組關(guān)閉(例如一組完成爆裂、水樣收集、抽雜氣和熔 封后，再次抽真空，然后再進(jìn)行另一組的試驗(yàn))。
[0039] 毛細(xì)管部里可能還有包裹體釋放出來(lái)的其他氣體（即雜氣)，可以通過(guò)微開(kāi)相應(yīng)的 閥門將其抽走，例如如果在冷阱4的左側(cè)進(jìn)行爆裂和收集，可以微開(kāi)低真空閥門20,使雜氣 被低真空泵抽走，待真空規(guī)管I讀數(shù)不再變化再關(guān)上低真空閥門20 ;如果在冷阱4的右側(cè) 進(jìn)行爆裂和收集，可以微開(kāi)高真空閥門20,使雜氣被低真空泵抽走，待真空規(guī)管II讀數(shù)不 再變化再關(guān)上高真空閥門50。
[0040] 所述高溫反應(yīng)管中盛放的玻璃碳與所述水蒸氣發(fā)生高溫裂解反應(yīng)生成包含一氧 化碳和氫氣的混合氣體；所述同位素比值質(zhì)譜儀與所述高溫裂解/元素分析儀之間還設(shè)有 ConFlo接口裝置，所述氣相色譜柱分離出的氫氣經(jīng)所述ConFlo接口裝置后在所述同位素 比值質(zhì)譜儀中與參考?xì)錃鈱?duì)比以測(cè)定氫同位素比值。
[0041] 這里，ConFlo接口裝置是IRMS的一個(gè)接口附件，用來(lái)連接TC/EA和IRMS，并可以 例如加入?yún)⒖細(xì)饴?這里IRMS可以有自己的參考?xì)饴?，ConFlo接口裝置也可以例如引入一 路或多路參考?xì)饴?，并自?dòng)控制配比樣氣和參考?xì)?，使參考?xì)夂蜆託饨?jīng)過(guò)同樣的氣路進(jìn)入 IRMS)，從而將分離出的氫氣引入所述同位素比值質(zhì)譜儀中與參考?xì)錃鈱?duì)比以測(cè)定氫同位 素比值(例如氫同位素比值δ 2D，這里δ 2D是一種氫同位素比值的表示方法，當(dāng)與參考?xì)錃?比較后，可以計(jì)算出被測(cè)氣體的氫同位素-氘D的δ值，其一般用來(lái)衡量氫同位素比值的 差異)。
[0042] 更優(yōu)化地，所述水樣采集管路上設(shè)有冷阱4,在冷阱上套上裝有液氮的杜瓦瓶，所 述水樣采集管路上的開(kāi)口對(duì)稱分布在所述冷阱的兩側(cè)，所述冷阱4的兩端分別設(shè)有冷阱閥 門（冷阱閥門30和冷阱閥門40)，所述低真空管路90和高真空管路91分別設(shè)于所述冷阱4 的兩側(cè)并設(shè)有連通兩者管路的連接管路94,所述連接管路與所述低真空泵之間設(shè)有開(kāi)啟/ 關(guān)閉相互連通的低真空連接閥門10,所述連接管路與所述高真空泵之間設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉相 互連通的高真空連接閥門60。
[0043] 這里，通過(guò)連接管路94可以使得低真空泵、高真空泵與冷阱4左右兩側(cè)的水樣采 集管路之間的控制方式更加靈活，通過(guò)低真空連接閥門10、低真空閥門20、冷阱閥門30和 40、高真空閥門50和高真空連接閥門60能夠靈活的對(duì)真空連通管路中的各個(gè)管路進(jìn)行分 別控制，從而使得冷阱4左右兩側(cè)的水樣采集管路能夠同時(shí)進(jìn)行樣品爆裂和水樣收集過(guò) 程，從而實(shí)現(xiàn)并行試驗(yàn)的目的。
[0044] 毛細(xì)管部8里可能還有包裹體釋放出來(lái)的其他氣體（即雜氣)，可以通過(guò)微開(kāi)相應(yīng) 的閥門將其抽走，例如如果在冷阱4的左側(cè)進(jìn)行爆裂和收集，可以微開(kāi)低真空閥門20 (低真 空連接閥門10或高真空連接閥門60開(kāi)啟，冷阱閥門30和40關(guān)閉），使雜氣被低真空泵或 高真空泵抽走，待真空規(guī)管I或者真空規(guī)管II讀數(shù)不再變化再關(guān)上低真空閥門20 ;如果在 冷阱4的右側(cè)進(jìn)行爆裂和收集，可以微開(kāi)高真空閥門50(低真空連接閥門10或高真空連接 閥門60開(kāi)啟，冷阱閥門30和40關(guān)閉)，使雜氣被低真空泵或高真空泵抽走，待真空規(guī)管I或 者真空規(guī)管II讀數(shù)不再變化再關(guān)上高真空閥門50 ;如果左側(cè)和右側(cè)并行進(jìn)行爆裂和收集， 則需要錯(cuò)開(kāi)微開(kāi)閥門的時(shí)間，以避免兩者之間互相產(chǎn)生擾動(dòng)影響。
[0045] 本發(fā)明在流體包裹體水中氫同位素分析時(shí)，工作流程例如可以包括：首先將稱量 好的包裹體樣品裝入樣品管1 (例如石英樣品管)，然后在其周圍套上熱爆裂系統(tǒng)或其他爆 裂系統(tǒng)(這里其他爆裂系統(tǒng)例如壓碎法或真空球磨法構(gòu)建的爆裂系統(tǒng)，這些系統(tǒng)同樣可以 用類似的方法，用毛細(xì)管部收集爆裂出來(lái)的水樣)。熱爆裂系統(tǒng)如圖1所示：樣品管1和石英 收集管6與真空連通管路之間通過(guò)熱縮管分別與樣品爆裂閥門5和水樣收集閥門9相連， 未用到的管路可用活塞真空堵頭3密封，管路均纏繞伴熱帶防止水樣冷卻。待系統(tǒng)抽好真 空后，將加熱爐2套在樣品管1上開(kāi)始加熱爆裂包裹體。在石英收集管6的毛細(xì)管部套上 冷液，冷卻收集釋放出來(lái)的水樣。水樣收集完成后，抽走雜氣，對(duì)毛細(xì)管部進(jìn)行熔封，封好的 毛細(xì)管部(例如石英毛細(xì)管部）長(zhǎng)約8_，直徑0. 2-0. 3_，兩端的熔封頭略大，如圖1中80 所示。
[0046] 將裝有包裹體微量水的毛細(xì)管部置于TC/EA的固體自動(dòng)進(jìn)樣器的樣品盤中以固 體進(jìn)樣方式進(jìn)入高溫反應(yīng)管，由于高溫反應(yīng)管中溫度高達(dá)1400攝氏度，毛細(xì)管部將很快熔 化(例如毛細(xì)管部成分是Si02,不含水和氫元素，不會(huì)對(duì)氫同位素有影響)，水樣以水蒸氣形 式與高溫反應(yīng)管中的玻璃碳發(fā)生高溫裂解反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣，通過(guò)氣相色譜柱GC (Gas Chromatography,這里的氣相色譜GC是指的TC/EA中的氣相色譜柱，用來(lái)分離高溫裂 解/元素分析儀的被分析氣體）后經(jīng)ConFlo接口裝置進(jìn)入質(zhì)譜儀，與參考?xì)錃鈱?duì)比可測(cè)定 氫同位素比值。
[0047] 本發(fā)明可以在不影響精度和準(zhǔn)確度的情況下有效減少包裹體水中氫同位素分析 所需的樣品量至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，大大降低包裹體分選的難度。
[0048] 本發(fā)明實(shí)施例相應(yīng)的提供了一種流體包裹體水中氫同位素分析方法，具體分析流 程的實(shí)施例可以包括但不限于以下步驟： 步驟1 :采用水樣采集儀器收集所述流體包裹體中水樣；其中所述水樣采集儀器包括 真空連通管路、樣品爆裂裝置和水樣收集裝置；所述流體包裹體的樣品經(jīng)所述樣品爆裂裝 置爆裂后產(chǎn)生的氣樣通過(guò)所述真空連通管路傳入所述水樣收集裝置；所述水樣收集裝置包 括石英收集管，所述石英收集管在其下端形成有毛細(xì)管部，采用所述毛細(xì)管部使所傳入的 氣樣冷凝到其內(nèi)部以收集所述流體包裹體中的水樣； 步驟2 :采用TC/EA-IRMS聯(lián)用儀器對(duì)所收集的水樣進(jìn)行水中氫同位素分析；其中所述 TC/EA-IRMS聯(lián)用儀器包括高溫裂解/元素分析儀（TC/EA)和同位素比值質(zhì)譜儀（IRMS)，所 述高溫裂解/元素分析儀包括高溫反應(yīng)管和氣相色譜柱，采用所述高溫反應(yīng)管將收集有水 樣的所述毛細(xì)管部熔化釋放出水蒸氣并使其裂解反應(yīng)生成包含氫氣的混合氣體，采用氣相 色譜柱從混合氣體中分離出氫氣；所分離出的氫氣由所述同位素比值質(zhì)譜儀接收并對(duì)其進(jìn) 行水中氫同位素分析以獲得氫同位素比值。
[0049] 所述步驟1中的所述真空連通管路包括與低真空泵連通的低真空管路、與高真空 泵連通的高真空管路、以及與所述水樣采集儀器連通的水樣采集管路，所述水樣采集管路 上設(shè)有與所述樣品爆裂裝置或水樣收集裝置連通的至少兩個(gè)開(kāi)口，所述樣品爆裂裝置包括 用于盛放所述流體包裹體的樣品的樣品管、以及套上所述樣品管并對(duì)其進(jìn)行加熱的加熱 爐。
[0050] 所述步驟1包括以下具體步驟： 步驟1. 1 :將樣品管和石英收集管安裝在所述水樣采集管路的對(duì)應(yīng)開(kāi)口上，所述水樣 采集管路上未用到的開(kāi)口用活塞真空堵頭堵??； 步驟1. 2 :開(kāi)啟低真空泵，打開(kāi)低真空泵與所述水樣采集管路之間的低真空閥門，打開(kāi) 樣品管上的樣品爆裂閥門和石英收集管上的水樣收集閥門，抽取低真空； 步驟1. 3 :將加熱爐套上樣品管加熱到150?200攝氏度去氣，去除表生吸附水； 步驟1.4:當(dāng)真空度達(dá)到10Pa以下時(shí)，開(kāi)啟高真空泵，關(guān)閉低真空閥門，打開(kāi)高真空泵 與所述水樣采集管路之間的高真空閥門，當(dāng)真空度達(dá)到〇. IPa以下時(shí)，關(guān)閉樣品爆裂閥門、 水樣收集閥門和商真空閥門； 步驟1. 5 :將加熱爐加熱到400攝氏度左右進(jìn)行爆裂，打開(kāi)樣品爆裂閥門，給對(duì)應(yīng)的石 英收集管套上冷液，再打開(kāi)水樣收集閥門開(kāi)始收集水樣，然后關(guān)閉水樣收集閥門； 步驟1. 6 :用鑷子夾住毛細(xì)管部下端，然后用液化氣火槍將冷液上3?4mm處的毛細(xì)管 部進(jìn)行迅速熔封，取下熔封后收集有水樣的毛細(xì)管部。
[0051] 所述步驟1. 4還包括：采用所述低真空管路上的真空規(guī)管I測(cè)量低真空泵開(kāi)啟時(shí) 所述真空連通管路中的真空度，采用高真空管路上的真空規(guī)管II測(cè)量高真空泵開(kāi)啟時(shí)所 述真空連通管路中的真空度。
[0052] 所述步驟1. 5還包括：在關(guān)閉水樣收集閥門前，先關(guān)閉樣品爆裂閥門，微開(kāi)低真空 閥門或高真空閥門抽取雜氣，直至真空規(guī)管I或真空規(guī)管Π讀數(shù)不再變化時(shí)關(guān)閉低真空閥 門或高真空閥門；所述冷液包括無(wú)水乙醇和液氮配成的混合液，所述混合液的溫度在零下 50攝氏度左右。
[0053] 所述步驟2中還包括通過(guò)固體自動(dòng)進(jìn)樣器的樣品盤接收熔封后的收集有水樣的 毛細(xì)管部并由所述高溫反應(yīng)管對(duì)其進(jìn)行熔化釋放出水蒸氣并使其裂解反應(yīng)生成包含氫氣 的混合氣體。
[0054] 所述步驟1中所述樣品爆裂裝置和水樣收集裝置分別與所述水樣采集管路連通 的開(kāi)口在位置上相鄰；所述低真空管路、高真空管路和水樣采集管路上纏繞有伴熱帶，所述 伴熱帶的加熱溫度為1〇〇?200攝氏度以防止管路有水汽凝結(jié)。
[0055] 所述步驟2中所述高溫反應(yīng)管中盛放的玻璃碳與所述蒸氣發(fā)生高溫裂解反應(yīng)生 成包含一氧化碳和氫氣的混合氣體；所述同位素比值質(zhì)譜儀與所述高溫裂解/元素分析儀 之間還設(shè)有ConFlo接口裝置，所述氣相色譜柱分離出的氫氣經(jīng)所述ConFlo接口裝置后在 所述同位素比值質(zhì)譜儀中與參考?xì)錃鈱?duì)比以測(cè)定氫同位素比值。
[0056] 更優(yōu)化地，所述水樣采集管路上還設(shè)有冷阱，在冷阱上套上裝有液氮的杜瓦瓶，所 述水樣采集管路上的開(kāi)口對(duì)稱分布在所述冷阱的兩側(cè)，所述冷阱的兩端分別設(shè)有冷阱閥 門，所述低真空管路和高真空管路分別設(shè)于所述冷阱的兩側(cè)并設(shè)有連通兩者管路的連接管 路，所述連接管路與所述低真空泵之間設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉相互連通的低真空連接閥門，所述 連接管路與所述高真空泵之間設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉相互連通的高真空連接閥門。此時(shí)例如可以 在冷阱4的每一側(cè)采用多組樣品爆裂裝置和水樣收集裝置實(shí)現(xiàn)并行試驗(yàn)的目的。多組樣品 爆裂裝置和水樣收集裝置分別通過(guò)其上的樣品爆裂閥門和水樣收集閥門進(jìn)行開(kāi)閉控制，從 而實(shí)現(xiàn)并行試驗(yàn)的相應(yīng)控制。
[0057] 此時(shí)所述步驟1包括以下具體步驟： 步驟1. 1 :將各樣品管和石英收集管安裝在所述水樣采集管路的對(duì)應(yīng)開(kāi)口上，所述水 樣采集管路上未用到的開(kāi)口用活塞真空堵頭堵?。?步驟1. 2 :開(kāi)啟低真空泵，打開(kāi)低真空連接閥門，打開(kāi)低真空泵與所述水樣采集管路之 間的低真空閥門，打開(kāi)冷阱兩端的冷阱閥門，打開(kāi)高真空泵與所述水樣采集管路之間的高 真空閥門，依次打開(kāi)各樣品管上的樣品爆裂閥門和各石英收集管上的水樣收集閥門，抽取 低真空； 步驟1. 3 :將加熱爐套上各樣品管加熱到150?200攝氏度去氣，去除表生吸附水； 步驟1.4:當(dāng)真空度達(dá)到10Pa以下時(shí)，開(kāi)啟高真空泵，關(guān)閉低真空連接閥門，打開(kāi)高真 空連接閥門，在冷阱上套上裝有液氮的杜瓦瓶，當(dāng)真空度達(dá)到〇. IPa以下時(shí)，關(guān)閉各樣品爆 裂閥門和各水樣收集閥門，關(guān)閉低真空閥門、冷阱兩端的冷阱閥門和高真空閥門； 步驟1. 5 :將加熱爐加熱到400攝氏度左右進(jìn)行爆裂，打開(kāi)一個(gè)樣品管上的樣品爆裂 閥門，給對(duì)應(yīng)的石英收集管套上冷液，再打開(kāi)該石英收集管上的水樣收集閥門，開(kāi)始收集水 樣，然后關(guān)閉水樣收集閥門； 步驟1. 6 :用鑷子夾住毛細(xì)管部下端，同時(shí)用液化氣火槍將冷液上3?4mm處的毛細(xì)管 部進(jìn)行迅速熔封，取下熔封后收集有水樣的毛細(xì)管部。
[0058] 所述步驟1. 4還包括：采用所述低真空管路上的真空規(guī)管I測(cè)量低真空泵開(kāi)啟時(shí) 所述真空連通管路中的真空度，采用高真空管路上的真空規(guī)管II測(cè)量高真空泵開(kāi)啟時(shí)所 述真空連通管路中的真空度。
[0059] 所述步驟1. 5還包括：在關(guān)閉水樣收集閥門前，先關(guān)閉樣品爆裂閥門，微開(kāi)低真空 閥門或高真空閥門抽取雜氣，直至真空規(guī)管I或真空規(guī)管Π 讀數(shù)不再變化時(shí)關(guān)閉低真空閥 門或高真空閥門；所述冷液包括無(wú)水乙醇和液氮配成的混合液，所述混合液的溫度在零下 50攝氏度左右。
[0060] 所述步驟2中還包括通過(guò)固體自動(dòng)進(jìn)樣器的樣品盤接收熔封后的收集有水樣的 毛細(xì)管部并由所述高溫反應(yīng)管對(duì)其進(jìn)行熔化釋放出水蒸氣并使其裂解反應(yīng)生成包含氫氣 的混合氣體。
[0061] 所述步驟1中所述樣品爆裂裝置和水樣收集裝置分別與所述水樣采集管路連通 的開(kāi)口在位置上相鄰；所述低真空管路、高真空管路、水樣采集管路和連接管路上纏繞有伴 熱帶，所述伴熱帶的加熱溫度為100?200攝氏度以防止管路有水汽凝結(jié)。
[0062] 所述步驟2中所述高溫反應(yīng)管中盛放的玻璃碳與所述蒸氣發(fā)生高溫裂解反應(yīng)生 成包含一氧化碳和氫氣的混合氣體；所述同位素比值質(zhì)譜儀與所述高溫裂解/元素分析儀 之間還設(shè)有ConFlo接口裝置，所述氣相色譜柱分離出的氫氣經(jīng)所述ConFlo接口裝置后在 所述同位素比值質(zhì)譜儀中與參考?xì)錃鈱?duì)比以測(cè)定氫同位素比值。
[0063] 本發(fā)明具體分析流程的實(shí)施例，例如可以包括但不限于以下步驟： 步驟1 :所有閥門關(guān)閉，開(kāi)啟低真空泵，打開(kāi)低真空連接閥門10,打開(kāi)伴熱帶加熱，連上 樣品管1和石英收集管2,剩下的開(kāi)口用活塞真空堵頭3堵住，打開(kāi)低真空閥門20、冷阱閥 門30、冷阱閥門40、高真空閥門50,依次打開(kāi)各樣品管和石英收集管(例如多個(gè)樣品管和石 英收集管同時(shí)試驗(yàn)時(shí)）上的樣品爆裂閥門5和水樣收集閥門9,抽取真空； 步驟2 :將加熱爐2套上各樣品管1加熱到150?200攝氏度去氣，去除表生吸附水(這 里每個(gè)樣品管1可以每個(gè)都對(duì)應(yīng)有一個(gè)加熱爐2,也可以多個(gè)樣品管1只共用一個(gè)加熱爐 2,此時(shí)可將加熱爐2逐個(gè)套上需要進(jìn)行試驗(yàn)的樣品管1); 步驟3 :當(dāng)真空度達(dá)到10Pa以下時(shí)(采用真空規(guī)管I來(lái)監(jiān)測(cè))，開(kāi)啟高真空泵，關(guān)閉低真 空連接閥門10,打開(kāi)高真空連接閥門60,在冷阱4上套上裝有液氮的杜瓦瓶，當(dāng)真空度達(dá)到 0. IPa以下時(shí)(采用真空規(guī)管II來(lái)監(jiān)測(cè))，關(guān)閉各樣品管和石英收集管上的樣品爆裂閥門5 和水樣收集閥門9,關(guān)閉低真空閥門20、冷阱閥門30、冷阱閥門40、高真空閥門50 ; 步驟4 :將加熱爐2加熱到400攝氏度左右進(jìn)行爆裂，爆裂的溫度和時(shí)間根據(jù)樣品不同 而不同； 步驟5 :打開(kāi)一個(gè)樣品管上的樣品爆裂閥門5,給對(duì)應(yīng)的石英收集管6套上冷液，冷液浸 沒(méi)毛細(xì)管部的下部3?4mm深，平衡2?3分鐘； 步驟6 :打開(kāi)對(duì)應(yīng)石英收集管上的水樣收集閥門9,開(kāi)始收集水蒸氣，平衡5?6分鐘， 關(guān)閉樣品爆裂閥門5,微開(kāi)低真空閥門20,抽取雜氣，待真空規(guī)管II讀數(shù)不再變化，關(guān)閉低 真空閥門20 ; 步驟7 :關(guān)閉水樣收集閥門9,用鑷子夾住毛細(xì)管部下端，同時(shí)用液化氣火槍將冷液上 約3?4mm處的毛細(xì)管部進(jìn)行迅速熔封，取下封好的毛細(xì)管部80 (這里，冷阱4對(duì)稱的左右 兩端可以分別同時(shí)進(jìn)行兩組樣品管和石英收集管的并行試驗(yàn)，也即分別同時(shí)進(jìn)行步驟4、步 驟5、步驟6和步驟7,只要錯(cuò)開(kāi)兩組試驗(yàn)抽取雜氣時(shí)微開(kāi)低真空閥門20或高真空閥門50 的時(shí)間即可）； 步驟8 :當(dāng)冷阱4任一側(cè)的一組樣品管和石英收集管完成樣品爆裂、水樣收集、抽取雜 氣和熔封毛細(xì)管部的過(guò)程后，可再次打開(kāi)低真空閥門20、冷阱閥門30、冷阱閥門40、高真空 閥門50,抽取真空，待真空抽好后，可以重復(fù)步驟4、5、6、7,實(shí)現(xiàn)冷阱4同一側(cè)的另一組樣品 管和石英收集管的水樣收集過(guò)程； 步驟9:管路上所有樣品管試樣完成水樣收集后，關(guān)閉所有閥門，換上新的樣品管和石 英收集管，重復(fù)步驟1到步驟8的過(guò)程，可繼續(xù)下一批樣品的處理。
[0064] 步驟10 :將熔封的毛細(xì)管部置于TC/EA的固體進(jìn)樣器中，進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)樣氫同位素 在線分析(例如可將同批試驗(yàn)的多個(gè)熔封后的毛細(xì)管部依次通過(guò)固體自動(dòng)進(jìn)樣器輸入TC/ EA-IRMS聯(lián)用儀器實(shí)現(xiàn)分析目的，此時(shí)例如可將同批獲得的多個(gè)氫同位素比值進(jìn)行例如均 值處理，或者可將不同批次獲得的多組氫同位素比值進(jìn)行相互比較，以便進(jìn)行深入分析)。 [0065] 通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明還可以 通過(guò)其他結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的特征并不局限于上述較佳的實(shí)施例。任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的 人員在本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)，可輕易想到的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利保護(hù)范 圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種流體包裹體水中氫同位素分析系統(tǒng)，其特征在于，包括用于收集所述流體包裹 體中水樣的水樣采集儀器、以及用于對(duì)所收集的水樣進(jìn)行水中氫同位素分析的TC/EA-IRMS 聯(lián)用儀器；所述水樣采集儀器包括真空連通管路、樣品爆裂裝置和水樣收集裝置；所述流 體包裹體的樣品經(jīng)所述樣品爆裂裝置爆裂后產(chǎn)生的氣樣通過(guò)所述真空連通管路傳入所述 水樣收集裝置；所述水樣收集裝置包括石英收集管，所述石英收集管在其下端形成有毛 細(xì)管部，所述毛細(xì)管部用于使所傳入的氣樣冷凝到其內(nèi)部以收集所述流體包裹體中的水 樣；所述TC/EA-IRMS聯(lián)用儀器包括高溫裂解/元素分析儀（TC/EA)和同位素比值質(zhì)譜儀 (IRMS)，所述高溫裂解/元素分析儀包括用于將收集有水樣的所述毛細(xì)管部熔化釋放出水 蒸氣并使其裂解反應(yīng)生成包含氫氣的混合氣體的高溫反應(yīng)管、以及用于從混合氣體中分離 出氫氣的氣相色譜柱；所述同位素比值質(zhì)譜儀接收所分離出的氫氣并對(duì)其進(jìn)行水中氫同位 素分析以獲得氫同位素比值。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述水樣收集裝置還包括套上所述毛細(xì)管 部并對(duì)其進(jìn)行制冷的冷液，所述冷液包括無(wú)水乙醇和液氮配成的混合液，所述混合液的溫 度在零下50攝氏度左右。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述水樣收集裝置還包括用于熔封所述 毛細(xì)管部的液化氣火槍，所述高溫反應(yīng)管用于將通過(guò)固體自動(dòng)進(jìn)樣器的樣品盤接收的熔封 后的收集有水樣的毛細(xì)管部熔化釋放出水蒸氣并使其裂解反應(yīng)生成包含氫氣的混合氣體。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品爆裂裝置包括熱爆裂裝置、壓 碎爆裂裝置或真空球磨爆裂裝置，所述熱爆裂裝置包括用于盛放所述流體包裹體的樣品的 樣品管、以及套上所述樣品管并對(duì)其進(jìn)行加熱的加熱爐。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述真空連通管路包括與低真空泵連 通的低真空管路、與高真空泵連通的高真空管路、以及與所述水樣采集儀器連通的水樣采 集管路，所述水樣采集管路上設(shè)有與所述樣品爆裂裝置或水樣收集裝置連通的至少兩個(gè)開(kāi) □。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述低真空管路上設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉與所述水 樣采集管路的連通的低真空閥門，所述高真空管路上設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉與所述水樣采集管路 的連通的高真空閥門，所述低真空管路上還設(shè)有測(cè)量所述真空連通管路中真空度的真空規(guī) 管I，所述高真空管路上還設(shè)有測(cè)量所述真空連通管路中真空度的真空規(guī)管II。
7. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品爆裂裝置與所述水樣采集管路之 間設(shè)有樣品爆裂閥門，所述水樣收集裝置與所述水樣采集管路之間設(shè)有水樣收集閥門，所 述樣品爆裂裝置和水樣收集裝置分別通過(guò)熱縮管與所述樣品爆裂閥門和水樣收集閥門相 連。
8. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少兩個(gè)開(kāi)口中未與所述樣品爆裂裝 置或水樣收集裝置連通的開(kāi)口上用活塞真空堵頭堵上，所述樣品爆裂裝置和水樣收集裝置 分別與所述水樣采集管路連通的開(kāi)口在位置上相鄰；所述低真空管路、高真空管路和水樣 采集管路上纏繞有伴熱帶，所述伴熱帶的加熱溫度為100?200攝氏度以防止管路有水汽 凝結(jié)。
9. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述水樣采集管路上還設(shè)有冷阱，在冷阱上 套上裝有液氮的杜瓦瓶，所述水樣采集管路上的開(kāi)口對(duì)稱分布在所述冷阱的兩側(cè)，所述冷 阱的兩端分別設(shè)有冷阱閥門，所述低真空管路和高真空管路分別設(shè)于所述冷阱的兩側(cè)并設(shè) 有連通兩者管路的連接管路，所述連接管路與所述低真空泵之間設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉相互連通 的低真空連接閥門，所述連接管路與所述高真空泵之間設(shè)有開(kāi)啟/關(guān)閉相互連通的高真空 連接閥門。
10.如權(quán)利要求1，2,6-9任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫反應(yīng)管中盛放的玻 璃碳與所述水蒸氣發(fā)生高溫裂解反應(yīng)生成包含一氧化碳和氫氣的混合氣體；所述同位素比 值質(zhì)譜儀與所述高溫裂解/元素分析儀之間還設(shè)有ConFlo接口裝置，所述氣相色譜柱分離 出的氫氣經(jīng)所述ConFlo接口裝置后在所述同位素比值質(zhì)譜儀中與參考?xì)錃鈱?duì)比以測(cè)定氫 同位素比值。
【文檔編號(hào)】G01N30/24GK104215728SQ201410426398
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】韓文念, 馮連君 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所