大氣主要成份穩(wěn)定同位素分析前置裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一臺對空氣中主要成分氮氣、氧氣的同位素分析前置裝置。
【背景技術】
[0002]氮氣和氧氣是空氣的主要組成成分，其自然濃度氮氣約占80%，氧氣約占17%。氮是有機物主要組成元素，是一切生命的來源。氮有14N和15N兩種穩(wěn)定同位素，氮同位素是區(qū)分其來源如大氣過程、生物作用和巖漿活動的基礎；氧有160、170、180三種穩(wěn)定同位素，氧同位素應用于地球科學中確定水汽來源、環(huán)境溫度和大氣環(huán)流狀況。
[0003]對天然氣組分中氮氣的同位素測試大多采用GC-C-MS法或GC-MS法，由于天然氣中氮氣含量低或者樣品壓力小，在樣品制備和轉移過程中很容易受到空氣的污染，數據準確取得難度很大；目前市場上使用美國熱電集團生產的儀器GasBench — “連續(xù)流在線頂空技術”來測試包括水平衡、碳酸鹽和空氣在內的相對應氣體的同位素比值。但在扎針和取樣實際操作過程中，空氣的泄露和頂空管路空氣的殘留會影響數據準確。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于上述，本實用新型的目的旨在提供一臺大氣主要成份穩(wěn)定同位素分析前置裝置，和氣體同位素質譜儀共同完成對大氣中氮氣和氧氣的氮、氧同位素豐度的分析測定，為開拓大氣科學領域對高原大氣成分穩(wěn)定同位素的研究，加強對大氣化學過程和人類活動與環(huán)境之間相互作用關系的理解，對區(qū)域和全球變化研究提供技術支撐。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0006]一臺大氣主要成份穩(wěn)定同位素分析前置裝置，主要包括:樣品瓶、取樣針、針載氦氣管、吹掃閥、吸附阱、定量環(huán)、反吹閥、放空口 A、色譜柱、去水阱、放空口 B、樣品氣開式分流器、參考氣開式分流器、氦載氣調壓閥、參考氣氮氣調壓閥、參考氣氧氣調壓閥、氣體穩(wěn)定同位素質譜儀MS、六通閥的六個接點cl、c2、c3、c4、c5、c6 ；
[0007]六通閥的六個接點cl、c2、c3、c4、c5、c6間有負載和添加兩種連通方式進行切換:當六通閥在load狀態(tài)時，吸附阱和六通閥的接點c2、cl、定量環(huán)、六通閥的接點c4、c3以及放空口 A由石英毛細管依次連接處于連通狀態(tài)，六通閥的接點c6、c5和色譜柱、去水阱和樣品氣開式分流器由石英毛細管依次連接；當六通閥在inject狀態(tài)時，六通閥的接點c6、Cl和定量環(huán)、六通閥的接點c4、c5、色譜柱、去水阱以及樣品氣開式分流器由石英毛細管依次連接。反吹閥和六通閥的接點c3、c 2和吸附阱連通。
[0008]在當六通閥在load狀態(tài)時:氦氣通過氦載氣調壓閥一路由針載氦氣管引入樣品瓶中，依次流經進樣針、吸附阱、定量環(huán)和六通閥接點c4、c3，最后由放空口 A排出；另一路氦氣從六通閥的接點c6進入，依次通過六通閥的接點c5、色譜柱、去水阱進入樣品氣開式分流器。在當六通閥在inject狀態(tài)時:氦氣通過調壓閥一路由六通閥接點c6進入，通過接點Cl、定量環(huán)和六通閥的接點c4、c5流經色譜柱、去水阱、樣品氣開式分流器，最后由針閥進入氣體穩(wěn)定同位素質譜儀MS中；另一路氦氣通過氦氣調壓閥由反吹閥進入，通過六通閥的接點c3、c2和吸附阱，最后由進樣針口排出；吹掃閥處的氦氣吹掃口在樣品瓶的瓶口位置，吹掃閥只有在進樣針扎針和取樣時開啟。
[0009]本實用新型的優(yōu)點是:
[0010]I增設吹掃功能:在扎針和取針環(huán)節(jié)，采用大流量氦氣流吹掃樣品瓶口處的方式來確保取樣環(huán)境潔凈，避免空氣滲入對測試結果的影響。
[0011]I使用反吹閥:首先是在扎針前保持取樣管路的清潔，不讓環(huán)境空氣污染管道；其次是每次扎針取樣后及時將樣品留在取樣通路(取樣針和六通閥)中的蒸汽或者其他氣溶膠顆粒反向吹出，避免蒸汽或氣溶膠顆粒堵塞管路。
[0012]本實用新型在結構設計將上述兩種形式把對目標氣體的采集、雜質氣的去除以及兩種氣體元素的分離和檢測集成在一個流程中，保證管路樣品制備和轉移過程中免除空氣的污染，同時避免了測試環(huán)境對分析結果的影響，提高數據準確，程序易控制，操作簡單，具有良好的使用和推廣價值。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型大氣主要成份穩(wěn)定同位素分析裝置取樣過程示意圖
[0014]圖2為本實用新型文氣要成份穩(wěn)定同位素分析測試過程示意圖
[0015]圖中:1-樣品瓶、2-取樣針、3-針載氦氣管、4-吹掃閥、5-吸附阱、6-定量環(huán)、
7-反吹閥、8-放空口 A、9-色譜柱、10-去水阱、11-放空口 B、12-樣品氣開式分流器、13-參考氣開式分流器、14-He載氣調壓閥、15-參考氣氮氣調壓閥、16-參考氣氧氣調壓閥、17-氣體穩(wěn)定同位比素質譜儀、六通閥(C)的六個接點:cl、c2、c3、c4、c5、c6。
【具體實施方式】
[0016]下面，結合附圖，對本實用新型的技術方案再作進一步的說明:
[0017]如圖1-2所示，一臺大氣主要成份穩(wěn)定同位素分析前置裝置，主要包括:樣品瓶1、取樣針2、針載氦氣管3、吹掃閥4、吸附阱5、定量環(huán)6、反吹閥7、放空口 A8、色譜柱9、去水阱10、放空口 B11、樣品氣開式分流器12、參考氣開式分流器13、He載氣調壓閥14、參考氣氮氣調壓閥15、參考氣氧氣調壓閥16、氣體穩(wěn)定同位素質譜儀17和六通閥C的六個接點:C1、C2、C3、C4、C5、C6。吸附阱5內裝有石英棉、高氯酸鎂等吸附劑(吸附阱的填料隨著所分析樣品的種類有所變化，目的是在不影響所分析成份的前提下，盡量多的去除不分析的成份);去水阱10是Naf1n透水阱，使用時樣品氣通過naf 1n管，外層再有一層空間，外層空間以流動氦氣沖刷保持干燥，樣品氣中的水份會沿著管壁向濃度低的方向滲透并從放空口Bll排出，除去管中的水份。對樣品氣一定的干燥作用。
[0018]當六通閥C在load狀態(tài)時，He氣通過He載氣調壓閥14，一路由針載氦氣管3引入，攜帶著樣品瓶I中的樣品氣流經進樣針2，經過吸附阱5和六通閥C的接點c2、cl進入定量環(huán)6中儲存，完成樣品氣的采集，多余的氣體經六通閥C的接點c4、c3的連通最后由放空口 A8放空排出。另一路氦氣由六通閥C的接點c6進入，經過六通閥C的接點c5、色譜柱9、去水阱10進入樣品氣開式分流器12中以維持系統的潔凈。
[0019]當六通閥C在inject狀態(tài)時，He