[实用新型]一种Ar‑Ar同位素定年测试中的气体纯化装置

说明书

技术领域

本发明属于稀有气体纯化技术领域，具体涉及一种Ar-Ar同位素定年测试中的气体纯化装置。

背景技术

对于云母、长石等含钾矿物，Ar-Ar同位素定年测试过程一般需要将气体提取装置(加热炉或者激光器)所产生的气体进行三级纯化，去除活性气体，留下纯净氩气进入质谱仪进行测试。第一级纯化经过套有酒精-干冰混合液的U型冷阱(-78℃)，分离出其中的水；第二级纯化经过一个400℃的锆铝泵，吸附CH₄、CO₂等活性气体，第三级纯化经过一个400℃的锆铝泵，进一步吸附残余的活性气体，一个室温的锆铝泵，吸附所有的H₂。最终得到纯净的氩气进入质谱仪完成Ar的五种同位素组成测定。

目前，国内外常用的气体纯化装置多为半自动化设计，控制气体通过锆铝泵、活性炭冷指等部件多采用手动波纹管密封阀，这样使得不能实现完全的程序化控制，手动操作可能会因为人为因素而引起测量误差。pericon作为一种程序操作系统，可控制电信号的输入和输出，控制电磁阀、继电器、离子规等部件。

此外，对于一些微量含钾矿物，需要使用液氮条件(-196℃)下的活性炭冷指将气体提取装置和气体纯化装置内全部的氩气进行富集再释放，从而提高测量灵敏度。传统方法中，释放活性炭冷指采用吹风机加热的方式，这种方法步骤繁琐，且氩气释放不完全。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种Ar-Ar同位素定年测试中的气体纯化装置，能够实现对Ar-Ar同位素定年测试中稀有气体纯化的控制，还能够对整个纯化装置进行全自动化控制，高效快速的完成 Ar-Ar同位素定年测试。

本发明采用的技术方案：

一种Ar-Ar同位素定年测试中的气体纯化装置，包括第一手动阀门，第二手动阀门，U型冷阱，第一锆铝泵，第一气动阀门，第二气动阀门，第三手动阀门，分子泵，第三气动阀门，波纹管，装有标准³⁸Ar的稀释罐，第四手动阀门，第五手动阀门，第四气动阀门，第二锆铝泵，第五气动阀门，第六气动阀门，第三锆铝泵，装有标准Ar 的稀释罐，第六手动阀门，第七手动阀门，第七气动阀门，活性炭冷指，加热丝，离子规，第八手动阀门，第八气动阀门，离子泵，第九气动阀门；

U型冷阱的一端与三通管路连接，三通管路的另两通管路分别与第一手动阀门，第二手动阀门连接；

U型冷阱的另一端与第一个四通管路连接，一通管路依次连接有第一气动阀门和第一锆铝泵，另一通管路依次连接有第二气动阀门，第三手动阀门，分子泵，第三通管路与第三气动阀门的一端连接；

第三气动阀门的另一端与第二个四通管路连接，一通管路依次连接有第五手动阀门，第四手动阀门，装有标准³⁸Ar的稀释罐，另一通管路与第四气动阀门的一端连接，第四气动阀门的另一端与第二气动阀门和第三手动阀门之间的管路通过波纹管连通，第三通管路与第三个四通管路连接；

第三个四通管路的一通管路依次连接有第五气动阀门和第二锆铝泵，另一通管路依次连接有第六气动阀门和第三锆铝泵，第三通管路与第四个四通管路连接；

第四个四通管路的一通管路依次连接有第七手动阀门，第六手动阀门，装有标准Ar的稀释罐，另一通管路依次连接有第七气动阀门，活性炭冷指，活性炭冷指外缠绕有加热丝，第三通管路与第五个四通管路连接；

第五个四通管路的一通管路依次连接有第八手动阀门和离子规，另一通管路依次连接有第八气动阀门和离子泵，第三通管路与第九气动阀门的一端连接，第九气动阀门的另一端连接有管路。

所述第一手动阀门和U型冷阱构成一级纯化系统；U型冷阱上套上酒精-干冰的混合液，酒精-干冰的混合液的温度为-78℃，释放出的气体经过U型冷阱，冻住其中的水分。

所述第一气动阀门和第一锆铝泵构成二级纯化系统；通过调节直流电电流，使得第一锆铝泵温度维持在400℃，在此温度下，第一锆铝泵能够吸附活性气体。

所述第二锆铝泵、第五气动阀门、第六气动阀门、第三锆铝泵构成三级纯化系统；气体经过第一锆铝泵的纯化后，打开第三气动阀门、第五气动阀门、第六气动阀门，第二锆铝泵维持在400℃，吸附剩余的活性气体，第三锆铝泵维持在室温，吸附其中的H₂，最终留下包含氩气的稀有气体。