[发明专利]气体化学与稀有气体同位素组成同时测量装置及其方法

说明书

本发明涉及一种气体化学与稀有气体同位素组成同时测量装置，该装置包括稀有气体质谱仪系统、四极质谱仪、设有主管线的高真空系统、冷阱和海绵钛炉。所述主管线分别连有真空管线Ⅰ、真空管线Ⅱ、真空管线Ⅲ；所述真空管线Ⅰ的末端与所述稀有气体质谱仪系统相连；所述真空管线Ⅱ的末端分别连有真空管线Ⅳ、真空管线Ⅴ；所述真空管线Ⅳ的末端与所述四极质谱仪相连；所述真空管线Ⅴ的末端与所述海绵钛炉相连；所述真空管线Ⅲ经所述冷阱连有进样口。本发明还公开了该气体化学与稀有气体同位素组成同时测量的方法。本发明一次进样，测量结果全面，不但校正了气体采样和运输过程中混入的空气干扰，而且校正了样品转移到仪器分析过程中混入空气的干扰。

技术领域

本发明涉及气体地球化学技术领域，尤其涉及气体化学与稀有气体同位素组成同时测量装置及其方法。

背景技术

气体地球化学研究涉及众多的地球科学领域：全球物质循环中的气体传输、火山地震活动中气体的作用、石油天然气资源、地球内部气体与岩石的相互作用、地幔脱气作用、气体的地质储存，等等。主要研究：气体样品（如大气、天然气等），液体样品（如地下水、温泉水、海水等）中溶解的气体，固体样品（如页岩、天然气烃源岩或储层、成矿岩石等）中所赋存的气体，这些气体（H₂、N₂、O₂、CO、CO₂、H₂S、CH₄、C₂H_2n+2、He、Ne、Ar、Kr和Xe等）的化学组成及其稳定同位素组成特征，以探讨这些气体的成因、来源、地球化学特征、耦合共存机制，及其所反映的地球动力学环境和演化。

其中气体化学组成和稀有气体（He、Ne、Ar、Kr和Xe）稳定同位素组成的测量是气体地球化学研究的重要手段。在以往的研究工作中，气体化学组成和稀有气体稳定同位素组成的测量是分开进行的，即需要两个样品，用气相色谱仪或气体组分质谱仪测量一个样品的化学组成，用稀有气体质谱仪测量另一个样品的稀有气体的稳定同位素组成，样品量要求较多，测量周期较长，进样过程中造成空气污染的情况不一致，气体化学组成的测量结果不能用于氦氩同位素在测量过程中的空气干扰校正。

有的单位用四极质谱仪和稀有气体质谱仪同时测量样品，不过其四极质谱仪仅测量纯化后稀有气体的化学组成，测量结果不全面，也不能进行氦氩同位素在测量过程中的空气干扰校正。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种一次进样、测量结果全面的气体化学与稀有气体同位素组成同时测量装置。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该气体化学与稀有气体同位素组成同时测量的方法。

为解决上述问题，本发明所述的气体化学与稀有气体同位素组成同时测量装置，其特征在于：该装置包括稀有气体质谱仪系统、四极质谱仪、设有主管线的高真空系统、冷阱和海绵钛炉；所述主管线分别连有真空管线Ⅰ、真空管线Ⅱ、真空管线Ⅲ；所述真空管线Ⅰ的末端与所述稀有气体质谱仪系统相连；所述真空管线Ⅱ的末端分别连有真空管线Ⅳ、真空管线Ⅴ；所述真空管线Ⅳ的末端与所述四极质谱仪相连；所述真空管线Ⅴ的末端与所述海绵钛炉相连；所述真空管线Ⅲ经所述冷阱连有进样口。

所述稀有气体质谱仪系统含稀有气体净化分离装置。

所述四极质谱仪采用微孔进样方式工作。

所述主管线上设有超高真空阀Ⅳ。

所述真空管线Ⅰ上依次设有超高真空阀Ⅵ、超高真空阀Ⅶ。

所述真空管线Ⅱ上设有超高真空阀Ⅴ。

所述真空管线Ⅳ上设有超高真空阀Ⅸ。

所述真空管线Ⅴ上分别设有薄膜真空计、超高真空阀Ⅷ。

所述真空管线Ⅲ上依次设有超高真空阀Ⅲ、超高真空阀Ⅱ、超高真空阀Ⅰ。