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稀有气体同位素组成分析

已有 6609 次阅读 2016-1-18 07:44 |系统分类:科研笔记| 实验室, 研究院, 同位素, 核工业, 稀有气体

核工业北京地质研究院稀有气体实验室配备了商业化的稀有气体质谱仪Helix SFT及自主设计的针对不同类型样品中稀有气体提取装置，可以实现对岩石矿物固体样品，水样等液体样品及气体样品中稀有气体同位素组成进行准确测定。

1、稀有气体同位素质谱仪Helix SFT

可以对除氡气外所有稀有气体同位素，尤其是氦同位素组成进行准确测定，配备的法拉第杯和二次离子倍增器可以实现4He和3He的同时接收，其高达750的分辨率可以将3He附近的干扰峰HD及H3完全分开，对于其它稀有气体同位素组成分析，则采用跳峰的方式依据其信号强度大小选择相应的检测器进行准确测定。

2、样品中稀有气体提取设备

根据不同的样品类型和测试要求，自主设计了相应样品中的气体提取装备，主要包括单次静压提取固体样品包裹体中稀有气体装置，液体样品中溶解气体提取装置及双真空高温熔样炉。

a.压碎装置：主要分析固体样品包裹体中（不包括晶格）的稀有气体同位素组成，在超高真空条件下，采用液压单次静压压碎样品，直到样品压碎声音消失为止，充分释放样品包裹体中稀有气体。该装置易操作，体积小，本底低，一次烘烤去气可以分析6个样品。

b.水样中溶解气体提取装置：采用1/4inch或者1/2inch铜管密封水样，用金属卡套将其密封至气体提取系统内，系统在真空条件下，打开铜管，将水样引入系统，使溶解气体析出，用不同粒径大小的沸石干燥气体，用氧化铜炉去除水中溶解的有机气体，最后采用装有活性炭的低温泵（最低温度8K）依次分离惰性气体，并进入纯化系统进一步纯化。整套系统全部金属封接，本底低，气体提取效率高。

c.双真空高温熔样炉：商业化购买的熔样炉，石墨加热炉芯，双层钽坩埚熔样，Re/W热偶丝精确控温，最高温度可达2000摄氏度，可通过计算机程序化控制其温度变化。

3、气体纯化系统

稀有气体纯化系统配备两级锆铝泵（st101)纯化，第一级锆铝泵在450摄氏度条件下，大量吸附除稀有气体以外的所有的活性气体，第二级配备两个锆铝泵，其中一个室温条件下，高效吸附氢气，另一个在450摄氏度条件下进一步高效吸附活性气体，整套系统设计紧凑，可实现计算机程序化控制。