一種元素分析儀-穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置及其氣體同位素比值檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種元素分析儀—穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置及其氣體同位素比值檢測方法，所述聯(lián)用裝置包括元素分析儀氧化管、元素分析儀還原管、穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀、氣體進樣裝置，所述氣體進樣裝置包括連接管，所述連接管兩端各設(shè)置有連接裝置；所述連接管上還設(shè)置有進樣管，所述進樣管底部與連接管的管體連通；所述連接裝置分別連接氧化管的出氣口以及還原管進氣口，所述還原管的出氣口與穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀的進樣口連接。本發(fā)明所述聯(lián)用裝置檢測NO、N2O、N2或CO2具有很高的測量穩(wěn)定性；與雙路進樣系統(tǒng)、EA?IRMS裝置比較，其檢測結(jié)果基本一致，本發(fā)明所述氣體同位素比值檢測方法準確度完全能滿足研究工作的需要。
【專利說明】
一種元素分析儀-穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置及其氣體同位素比值檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體同位素比值檢測裝置及其檢測方法，具體涉及一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置及其氣體同位素比值檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對實驗室所用的^、氮氧化物或CO2工作標準氣體的同位素比值的標定，常用的方法有三種。一種方法是利用雙路進樣系統(tǒng)進行測定，以有證穩(wěn)定性同位素標準氣體為標準，在穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀上經(jīng)多次雙路進樣比較測定來實現(xiàn)對工作標準氣體的標定，但由于雙路進樣系統(tǒng)價格略為昂貴，有些實驗室并沒有配備，因而無法使用雙路進樣系統(tǒng)進行工作標準氣體的標定。另外一種方法是采用元素分析儀和同位素質(zhì)譜聯(lián)用儀(EA-1RMS)反標定方法標定工作標準氣體的同位素比值，即可采用有證同位素固體標準物質(zhì)，反向標定出作為工作標準氣體的鋼瓶氣體的氮或碳同位素比值，但是，該方法的局限性在于，有證同位素標準物質(zhì)只能標定CO^N2氣體的碳、氮同位素比值，而無法標定N2O和NO氣體的氮同位素比值。第三種方法是采用微量氣體預(yù)濃縮裝置，將所需標定的氣體通過冷阱濃縮，最后進入穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀進行測定，采用該方法標定未知同位素比值的氣體，則需要已知同位素比值的同種氣體作為其參考氣。但目前國內(nèi)沒有一家氣體公司能夠提供具有準確氮同位素比值的NO和N2O純凈氣體，因此，NO和N2O氣體的標定十分困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置，本發(fā)明所述聯(lián)用裝置首次實現(xiàn)了將待測氣體直接注入元素分析儀的還原管，利用還原管的熱銅還原與穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀相結(jié)合標定Ν2、Ν20、Ν0或CO2等工作標準氣體的同位素比值。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于一種基于元素分析儀一穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置的氣體同位素比值檢測方法。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置，包括元素分析儀氧化管、元素分析儀還原管以及穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀，其特征在于，所述聯(lián)用裝置上還設(shè)置有一個氣體進樣裝置，所述氣體進樣裝置包括連接管，所述連接管兩端各設(shè)置有一個連接裝置;所述連接管上還設(shè)置有進樣管，所述進樣管底部與連接管的管體連通;所述連接裝置分別連接元素分析儀氧化管的出氣口以及元素分析儀還原管進氣口，所述元素分析儀還原管的出氣口與穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀的進樣口連接。
[0007]所述進樣管外側(cè)設(shè)置有外螺紋，進樣管頂部處設(shè)置有橡膠隔墊，所述氣體進樣裝置還包括一個頂部設(shè)有進樣口的蓋型螺母，所述蓋型螺母通過與進樣管外側(cè)螺紋連接將橡膠隔墊固定在蓋型螺母內(nèi)。所述橡膠隔墊由蓋型螺母固定，密閉性良好。
[0008]所述連接管外側(cè)、連接管兩端連接裝置之間設(shè)置有一個固定底座，所述進樣管的底部固定在固定底座上，并與固定底座內(nèi)的連接管連通。
[0009]所述連接裝置由螺絲及墊圈組成，所述墊圈固定在連接管的一端，螺絲中心開口，穿插于連接管外側(cè)，所述螺絲的螺紋端指向墊圈。
[0010]所述連接管、螺絲及墊圈均為不銹鋼制品；固定底座、進樣管為銅制品。
[0011]—種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置的氣體同位素比值檢測方法，從元素分析儀氧化管的進氣口連續(xù)通入惰性氣體，并將待測氣體樣品由氣體進樣裝置的進樣口注入，待測氣體經(jīng)元素分析儀還原管進入穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀，穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀對待測氣體同位素比值進行檢測。
[0012]所述待測氣體樣品為N2、N2O、NO或CO2。
[0013]所述惰性氣體優(yōu)選為氦氣。
[0014]所述使用氣密性注射器對待測氣體樣品進行進樣。
[0015]本發(fā)明所述元素分析儀還原管由活性銅顆粒(熱銅)填充，其在高溫條件下是一種非常好的還原劑。本發(fā)明的氣體進樣裝置可替代原元素分析儀氧化管和還原管之間的不銹鋼管，使用氣密性注射器將待測氣體可通過氣體進樣口經(jīng)所述橡膠隔墊注入元素分析儀中，待測氣體隨連續(xù)氦氣流經(jīng)過還原管的熱銅(其中Ν20、Ν0被還原為氮氣)，最后進入穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀，實現(xiàn)多種氣體包括Ν2、Ν20、Ν0、或CO2工作標準氣體同位素比值的標定，所需已知同位素比值的參比氣體只需N2和CO2氣體。
[0016]其中對于犯和⑶2而言，這兩種氣體本身就是熱銅還原反應(yīng)的最終產(chǎn)物，進入還原管后性質(zhì)并沒有發(fā)生改變，因此，氣體進樣口組件就是能夠使其進入穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀的一個通道。
[0017]本發(fā)明的元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置，能夠充分利用還原管的熱銅對待測定氣體進行還原，實現(xiàn)對其精確和準確標定的目的。通過調(diào)節(jié)氣體進樣裝置蓋型螺母的大小和不銹鋼連接管的長度和內(nèi)徑，可用于不同廠家不同型號的元素分析儀，實現(xiàn)不同類型的元素分析儀都可安裝與本發(fā)明所述聯(lián)用裝置中，標定工作標準氣體，使各實驗室工作標準氣體的標定更加方便快捷。
[0018]有益效果:本發(fā)明采用發(fā)明人自制的氣體進樣裝置替代原連接元素分析儀氧化管和元素分析儀還原管之間的不銹鋼管，可將Ν2、Ν20、Ν0或⑶2工作標準氣體經(jīng)質(zhì)譜橡膠隔墊注入元素分析儀中，由連續(xù)氦氣流帶入還原管(在還原管中Ν20、Ν0被完全還原為N2)，最后繼續(xù)由連續(xù)氦氣流將N2SCO2帶入穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀中，測定氣體樣品的氮或碳同位素比值。本發(fā)明所述元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置首次實現(xiàn)了將待測氣體直接注入元素分析儀的還原管，利用還原管的熱銅還原與穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀相結(jié)合標定Ν2、Ν20、Ν0或CO2等工作標準氣體。
[0019]通過本發(fā)明所述元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置進行標定Ν0、Ν20、Ν2或CO2具有很高的測量穩(wěn)定性;與雙路比較測量法、EA-1RMS反標定法比較，其標定結(jié)果間吻合的很好，說明本發(fā)明所述元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置的準確度完全能滿足研究工作的需要。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置的氣體進樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中I為連接管;2為固定底座;3為螺絲;4為墊圈；5為橡膠隔墊;6為蓋型螺母；7為進樣管;8為進樣口。
[0021]圖2為本發(fā)明的一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中9為熱銅；10為石英管；11為O型密封圈；12為氣體進樣裝置;13為元素分析儀氧化管；14為元素分析儀還原管。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0023]—種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置，包括元素分析儀氧化管13、元素分析儀還原管14以及穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀，所述聯(lián)用裝置上還設(shè)置有一個氣體進樣裝置12，所述氣體進樣裝置12包括連接管I，所述連接管I兩端各固定連接有一個墊圈4，所述連接管I外側(cè)穿插有一個螺絲3，所述螺絲3的螺紋端指向墊圈4;所述氣體進樣裝置12通過螺絲3和墊圈4分別與元素分析儀氧化管13的出氣口以及元素分析儀還原管14進氣口連接;所述氣體進樣裝置12還包括一個外側(cè)帶螺紋的進樣管7以及一個頂部設(shè)有進樣口的蓋型螺母6，所述進樣管7頂部設(shè)置有橡膠隔墊5，所述蓋型螺母6通過與進樣管7外側(cè)螺紋連接將橡膠隔墊5固定在蓋型螺母6內(nèi)。所述連接管I外側(cè)、連接管I兩端螺絲3之間設(shè)置有一個固定底座2，所述進樣管I的底部固定在固定底座2上，并與固定底座2內(nèi)的連接管I連通。所述元素分析儀還原管14的出氣口與穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀的進樣口連接。
[0024]所述連接管1、螺絲3及墊圈4均為不銹鋼制品；固定底座2、進樣管7、蓋型螺母6為銅制品。
[0025]所述氣體進樣裝置通過左右兩端不銹鋼螺絲分別連接氧化管和還原管，通過檢漏確定各接口和進樣口部分不漏氣。使用氣密性注射器采集待標定的N2、N2O、NO或CO2，經(jīng)進樣口橡膠隔墊注入元素分析儀中，隨連續(xù)氦氣流依次進入還原管和穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀中。
[0026]實施例1:
[0027]使用ImL的氣密性注射器采集N2O氣體，經(jīng)氣體進樣裝置注入本發(fā)明所述元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置中，N2O氣體隨連續(xù)氦氣流進入還原管被熱銅還原為犯，所得他再由連續(xù)氦氣流帶入穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀中測定N2O的氮同位素比值。重復(fù)測定3次，得到N2O氣體S15NAir%。= -1.75 ± 0.012。
[0028]對比例2:
[0029]使用ImL的氣密性注射器采集與實施例1中相同的N2O參比氣體，使用雙路進樣系統(tǒng)標定其 S15NAir%Q = -1.73。
[0030]因此，結(jié)合實施例1和對比例2本發(fā)明所述元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置對同位素比值的測定結(jié)果與雙路進樣系統(tǒng)測得結(jié)果基本一致。
[0031]實施例3:
[0032]使用ImL的氣密性注射器采集N2氣體，經(jīng)氣體進樣裝置注入本發(fā)明所述元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置中，％氣體隨連續(xù)氦氣流經(jīng)過還原管，最后進入穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀中，測定N2的氮同位素比值。重復(fù)測定3次，得到N2參比氣體δ15ΝΑ?ι.%ο = -0.50 土0.015。對比例4:
[0033]使用ImL的氣密性注射器采集與實施例3中相同的％氣體，使用EA-1RMS反標定其S1U00 = -0.32 ο
[0034]因此，本發(fā)明所述元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置對同位素比值的測定結(jié)果與EA-1RMS反標定法測得結(jié)果基本一致。
[0035]實施例5:
[0036]使用ImL的氣密性注射器采集CO2氣體，經(jīng)氣體進樣裝置注入本發(fā)明所述元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置中，CO2氣體隨連續(xù)氦氣流經(jīng)過還原管，最后進入穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀中，測定CO2的碳同位素比值。重復(fù)測定3次，得到CO2參比氣體δ15ΝΑ?%ο = -21.34土0.070。
[0037]對比例6:
[0038]使用ImL的氣密性注射器采集與實施例5中相同的CO2氣體，使用EA-1RMS反標定其513Cpdb%o = -21.65o
[0039]因此，本發(fā)明所述元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置對同位素比值的測定結(jié)果與雙路進樣系統(tǒng)測得結(jié)果基本一致。
【主權(quán)項】
1.一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置，包括元素分析儀氧化管(13)、元素分析儀還原管(14)以及穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀，其特征在于，所述聯(lián)用裝置上還設(shè)置有氣體進樣裝置(I2)，所述氣體進樣裝置(12)包括連接管(I)，所述連接管(I)兩端各設(shè)置有一個連接裝置;所述連接管(I)上還設(shè)置有進樣管(7)，所述進樣管(7)底部與連接管(I)的管體連通;所述連接裝置分別連接元素分析儀氧化管(13)的出氣口以及元素分析儀還原管(14)進氣口，所述元素分析儀還原管(14)的出氣口與穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀的進樣口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置，其特征在于，所述進樣管(7)外側(cè)設(shè)置有外螺紋，進樣管(7)頂部處設(shè)置有橡膠隔墊(5)，所述氣體進樣裝置(12)還包括一個頂部設(shè)有進樣口(8)的蓋型螺母(6)，所述蓋型螺母(6)通過與進樣管(7)外側(cè)螺紋連接將橡膠隔墊(5)固定在蓋型螺母(6)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置，其特征在于，所述連接管(I)外側(cè)、連接管(I)兩端連接裝置之間設(shè)置有一個固定底座(2)，所述進樣管(7)的底部固定在固定底座(2)上，并與固定底座(2)內(nèi)的連接管(I)連通。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置，其特征在于，所述固定底座(2)、進樣管(7)、蓋型螺母(6)為銅制品。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置，其特征在于，所述連接裝置由螺絲(3)及墊圈(4)組成，所述墊圈(4)固定在連接管(I)的一端，螺絲(3)中心開口，穿插于連接管(I)外側(cè)，所述螺絲(3)的螺紋端指向墊圈(4)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置，其特征在于，所述連接管(I)、螺絲(3)及墊圈(4)均為不銹鋼制品。7.—種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置的氣體同位素比值檢測方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:從元素分析儀氧化管(13)的進氣口連續(xù)通入惰性氣體，并將待測氣體樣品由氣體進樣裝置(12)的進樣口(8)注入，待測氣體經(jīng)元素分析儀還原管(14)進入穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀，穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀對待測氣體同位素比值進行檢測。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置的氣體同位素比值檢測方法，其特征在于，所述待測氣體樣品為N2、N20、NO或CO2。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置的氣體同位素比值檢測方法，其特征在于，所述惰性氣體為氦氣。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種元素分析儀一穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用裝置的氣體同位素比值檢測方法，其特征在于，所述使用氣密性注射器對待測氣體樣品進行進樣。
【文檔編號】G01N35/10GK106018861SQ201610531931
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】楊帆, 曹亞澄, 戴沈艷, 蔡祖聰, 張金波, 王風(fēng)賀
【申請人】南京師范大學(xué)