气体同位谱仪

摘要：自主设计离散气体样品进样系统连用Picarro G2131-i碳同位素分析仪测试少量气体样品的δ 13C和xCO2。

N2O是一种重要的温室气体，其全球增温潜势是CO2的300倍。农田生态系统是大气的主要来源。此时，氮元素的来源就成为了非常有意义的参数，通过同位素分馏的现象来判断来源成为了热门分析手段。研究表明N同位素在各类土壤和水体中存在重合的情况，那么引入O同位素就显得尤为重要。目前，国内外主要的研究方法是细菌反硝化方法，他们是怎么通过Elementar元素分析仪+气体浓缩仪+同位素质谱联用系统实现的呢？详细请查阅附件内容

由robert Michener 和 Kate Lajtha编辑 自从第一版之后，同位素的领域又已经非常扩大了。从开始的应用，地理学家和海洋学家已经更深入的发展了同位素在的理论和实际应用，过去的水土状况，热系统，追踪岩石来源等。相似的，植物生物学家，地理学家，和环境化学家也已经发展了新的理论框架，经验数据库，为了研究植物和动物的同位素应用。自然丰度的同位素记号可以被用来发现单个有机体的类型和机理就像追踪食物的网络一样， 理解营养，和追踪整个生态的营养循环不论是陆地生物还是海洋系统。因此，同位素分析已经越来越作为生物学家，生态学家和所有研究元素和物质一个标准化的手段。 从历史视角的方法 每一个不同的元素，制备样品的方法都不一样。稳定同位素分析的目标是使得样品定量的转变成合适的纯气体（比如CO2，N2或者H2等）使得质谱能够分析。硫可以以SO2或者SF6的方法分析。通常，有机样品首先被干燥（或者在60℃的烘箱中或者冷冻干燥），并且被碾压成粉末。样品可以被保存在一个密闭容器中，使得他们保持干燥。如果对样品的碳元素感兴趣，但是样品中含有无机碳的话，样品需要首先被酸化（通常使用1NHCL，即便有很多用户使用稀释的磷酸） 有机样品中的C和N 早起的同位素测定中，大多数研究者使用氧化反应要不就是“离线”或者“在线”，将有机样品燃烧成气体。 现在均转变成在线的方式，通过元素分析仪连接同位素质谱的装置。1-20mg（或者更多）的样品被称量后，用锡纸包好，放在样品盘上。样品会在氧气流中，在高温下燃烧，然后燃烧的气体被氦气流带到吸附阱上进行分离成H2O，N2，CO2等。感兴趣的气体然后被导入到质谱中进行分析。这就是目前所知的连续流分析模式。 碳酸盐和溶解无机碳 无机碳样品与100%磷酸反应在真空下反应，使其完全转化为纯CO2。这使得可以同时分析C13和O18，条件是磷酸是纯的，并且不能有水。 水样中的溶解无机碳，通过酸化水样并且搅拌水样，在部分真空下产生CO2样品，然后分离纯化该气体。该样品制备原则可以被用来制备血液中的生物碳酸盐。 关于上诉样品的最新方法使用了自动的连续流系统。不需要估计瓶子中的碳酸盐，氦气在酸化之前已经代替了瓶子中的所有气体。在一个反应时间之后，CO2气体被转移到样品环中，然后使用氦气做载气导入到质谱中。一个相似的方法使用在水中DIC的测定中。 氨和水中的硝酸盐δ 15N 早期的溶解无机氮分析中，水样中的氨被分离，使用各种蒸汽蒸馏技术或者使用扩散技术等。所有的步骤使得水中的pH变化，然后将氨气被一个酸trap捕获。蒸馏技术比较适合于大量水中含有痕量氨气的情况，可以使用盐水溶液，大概每个样品需要30分钟。一旦氨气被收集在酸阱中，沸石将会用来从溶液中转移出氨气。在所有的方法中，需要小心NH3在每个阶段的收集也纺织分馏。硝态-N可以使用同样的技术蒸馏在使用还原剂将水中的硝酸根还原为氨气。 水中氧 水中氧的分析主要有两种：水平衡法和元素分析仪-同位素质谱法。 水平衡法： 氘： 水平衡法和EA-IRMS方法。 硫： 测定硫的办法，取决于样品的初始状态，核心是将硫转变成SO2还是SF6。 SF6的优势是F只有一个同位素原子，但是技术上转化有点复杂，所以大部分的实验室使用SO2气体。 大部分的方法都是将硫分离出来然后采用氧化硫成溶液中的硫酸盐。硫酸盐可以使用10%的氯化钡转变成BaSO4沉淀。在这里，样品可以氧化为SO2气体并且导入到质谱中进行检测。 连续流的方法：在元素分析仪中，高温下燃烧S，然后进入柱子分离。之后SO2被导入到质谱中进行分析。

对于溶解的硝酸盐的同位素分析，NO3--一旦转化为N2O，从样品气体中分离CO2和N2O气体也很重要，因为它们具有相同的质量，无法用IRMS进行区分。EnvirovisION利用低温预浓缩、化学捕集和气相色谱技术完全分离气体，进行CO2、CH4和N2O的高精度同位素分析。

使用光腔衰荡光谱法（CRDS）对空气中的δ 13C CO2分析越来越普遍。然而，对于高13C丰度对CRDS测量性能的影响知之甚少。12CO2和13CO2谱线之间的重叠可能对13C富集样品CO2同位素使用CRDS方法测量，产生不利影响。CO2中13C富集可以导致进行x12CO2测量的CRDS仪器（如G2131-i）出现微小误差，文章提出了一个经验修正的测量二氧化碳在空气中13C富集的简单方法。 文章使用Picarro G2131-I CRDS同位素- CO2气体分析仪，在合成空气中测试了具有广泛变化的13C丰度（从天然原子到20.1原子）和CO2摩尔分数（x CO2：0.1到2116ppm）的特殊重量标准。通过分析标准的测量误差，评估了12CO2和13CO2谱线之间光谱干扰的存在。采用多组分校准策略，结合同位素比值和摩尔分数数据，确保了 δ 13C CO2、x12CO2和x13CO2校正值的准确性与一致性。 在整个测试范围（0.005至100 ppm）内，CRDS技术对x13CO2的测量均准确无误。另一方面，对x12CO2测量中的光谱串扰导致x12CO2、总x CO2（x12CO2+x13CO2）和δ 13C CO2数据不准确。x12CO2测量的经验关系将13C /12C同位素比值（即13CO2/12CO2，RCO2）作为一个二次（非线性）变量来补偿干扰，并使我们的标准气体能够准确校准进行所有CO2成分测量的仪器。

基于高光通量VPH光谱仪的拉曼光谱系统，可以快速获得烷烃类和非烷烃类气体信息，实时在线分析钻井中的气体成分和相关含量来分析油气层的位置和储量。

今年3月23日，我国与欧盟、加拿大共同举办第五届气候行动部长级会议。生态环境部部长黄润秋强调:“十四五是中国实现碳达峰、碳中和的关键时期。中方将采取更加有力的政策措施，制定并实施碳排放达峰行动方案，落实控制二氧化碳排放目标，加大对甲烷等其他温室气体的控制力度，推进全国碳市场建设运行，大力推动低碳技术创新应用，持续推进经济社会发展全面绿色转型。(生态环境部)CH4是大气中仅次于CO2的第二大温室气体。进入工业化时代以来，大气中CH4的浓度相比18世纪增加了近一倍之多（2018年1858 ppb）。因此，了解CH4的形成途径和排放源对于提供有效的CH4控制措施至关重要。 CH4的自然排放源包括湿地土壤、反刍动物消化系统以及自然地质源。而约60%的CH4 排放则归因于人类活动，主要包括能源开采、生物质燃烧、农业（包括水稻种植）、天然气管道输送泄露等。由于各因素贡献率评估相对较为困难，因此需要一种高效的检测手段来准确识别CH4的源和汇。 这其中稳定同位素比质谱仪作为一种强大的示踪工具，有其独特的优势。早期富集大气中CH4 用于测量时，需进行多次“离线”手动气体净化，过程非常耗时。而近年广泛应用“定制化”GC-连续流IRMS自动净化分析技术，使得这一情况得以改善。Sercon开发了与稳定同位素比质谱仪 (CG-2022) 适配的CryoGas多功能气体净化富集装置，这是一款结合GC、低温捕集、热解/燃烧和连续流 IRMS 的商用自动化同位素分析系统，用于对低至大气浓度的CH4-δ 13C、CH4-δ 2H进行高精度、高通量检测。莱伯泰科作为Sercon公司在中国区的代理，在中国长期设立服务网点，为用户提供全面的售后支持及服务，同时还可提供多种稳定同位素比质谱相关配件、耗材。

当需要检测低浓度的气体时，推荐您使用DPS公司生产的高灵敏度气体分析仪。美国DPS气相色谱仪可根据您的分析要求，通过调整检测器灵敏度的动态范围，以满足从超低浓度的气体分析到常量气体分析。

海洋水下溶解气体监测系统海洋溶解气体是海洋生态系统中重要的能量来源，在海洋物质能量循环中占据着重要地位，溶解气体监测系统可以帮助研究人员测量海洋、江河、湖水中3000米深度的溶解气体和同位素。海洋是CH4和N2O重要的排放源，水体中溶解的CO2、CH4和N2O等气体传统方法很难实现线测量，WSD2000CO2/CH4水汽分离器，采用动态顶空平衡方法是基于以一定速度连续通过平衡器的海水喷淋不断循环的顶空气并与其达到平衡而测定CO2、CH4和N2O等气体含量的装置。该设备响应迅速，可实现走航模式快速、准确分离目标气体。采用动态顶空平衡原理，基于以一定速度连续通过平衡器的海水喷淋不断循环的顶空气并与其达到平衡而测定CO2、CH4和N2O等气体含量的装置。CO2数据是沿用国际海洋学调查过程中测定pCO2通常的做法-连续流动式水-气平衡法获得【1 Guide to Best Pratices for Ocean CO2 Measurements】。测量指标海洋中溶解的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氨气（NH3）等浓度，CO2中δ 13C、δ 14C、CH4中δ 13C、N2O中δ 15N及δ 18O值。

开发了利用飞秒激光剥蚀多接收等离子体质谱(fLA-MC-ICPMS)微区原位分析以铜为基体的金属、硅酸盐玻璃及长石等中的铅同位素组成的方法. 研究发现中国国家标准物质研究中心研制的以铜为基体的标准样品GBW02137(青铜)中Pb同位素组成均一(208Pb/204Pb=37.9661± 0.0005 (2 s), 207Pb/204Pb=15.5770± 0.0002 (2 s), 206Pb/204Pb= 17.7462± 0.0002 (2 s)), 可作为原位微区分析黄铜矿、古钱币等含铜基体样品中Pb同位素组成的外部标准物质和监控样品(QC), 为矿床成因研究提供原位微区的Pb同位素地球化学制约, 亦可为利用古钱币、青铜器等中的Pb同位素来研究矿料来源、古代工艺、文化交流等. 利用本研究建立的方法对NIST(NIST SRM 610, 612, 614), USGS(BHVO-2G, BCR-2G, GSD-1G)和MPI-DING (GOR132-G, KL2-G, T1-G, StHs60/80-G))标准玻璃中Pb同位素组成进行了准确测定, 结果与参考值在2 s误差范围内完全一致. 此外, 利用本研究的方法对高温炉合成的长石熔融玻璃进行了Pb同位素微区分析, 结果与化学法在误差范围内吻合.

在这项研究中，报告了一种分析方法，使用 seaFAST 自动固相萃取装置预浓缩和分离海水中的六种微量金属，铁、镍、铜、锌、镉和铅，通过三重四极杆碰撞/反应技术与电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）进行分析，并通过同位素稀释技术进行定量。小体积（10毫升）的海水样品与多元素同位素示踪剂混合，并进行了seaFAST 程序。然后使用ICP-MS的优化碰撞/反应池模式对预浓缩溶液进行分析，用NH3气体检测Fe和Cd，流速为0.22 mL/min，用He检测Ni、Cu、Zn和Pb，流速为4.0 mL/min。Fe、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的程序空白分别为130 pmol/L、3.0 pmol/L、6.8 pmol/L、37 pmol/L、0.29 pmol/L和0.42 pmol/L。该方法使用五种参考材料（SLRs-6、SLEW-3、CASS-6、NASS-7和GEOTRACE-GSC）进行了验证，结果与共识值相一致。通过测量西北太平洋亚热带地区的全水柱海水样品进一步验证了该方法，结果显示了良好的海洋一致性。

上海伯东客户某企业专为全球领先的工业气体公司生产管路接头，管路接头用于压缩气体装置，管路内输送 N2，He 等空气分离气体，这些接头就像桥梁一样连接着各个管路，如果管路接头存在漏点，就会导致整个管路系统的泄露。泄露不仅造成物料的浪费，增加企业成本，还会引发工业事故，因此管路接头必须保证“不漏”，在出厂前需要进行泄漏测试。

一台赛里安456i气相色谱仪配置成温室气体分析仪用于一次运行完成二氧化碳，甲烷和氧化亚氮的分析。极好的重复性显示此系统完美的适合温室气体的分析。也有高度灵活的应用范围比如很容易扩展到CFC’s和SF6的分析。

由于高质量要求，BGC 选择普发真空作为其惰性气体质谱仪生产线真空设备的合作伙伴。这些系统对所需的真空解决方案寄予很高的要求，因为它们在技术上很成熟，具有体积小、便于携带的特点。最重要的是要完成所需的 UHV，其极限底压要求为较低的1· 10-9 至中等 1· 10-10 hPa 范围。间或，抽吸系统也必须能够处理样品装载过程中遇到的更大气体负荷。由于 BGC 和普发真空曾经长期密切合作过，普发真空非常了解 BGC 研究的要求和领域。得益于这一条件，再加上与研究所的密切合作，从而可以开发出定制、独特的真空解决方案。普发真空的解决方案对于这种应用，稀有气体样品制备作业线和惰性气体质谱仪均需要UHV 系统。这种真空水平已经通过使用涡轮分子泵系统、离子和非蒸散型吸气泵以及应用低温分离技术获得了。为完全满足客户对样品制备作业线的要求，普发真空 HiCube Eco系统被选作主要泵系统。这个解决方案的决定性参数是：■ 紧凑的尺寸■ 简化布线和控制■ 能够远程安装控制单元■ 能够操作冷阴极真空计■ 无与伦比的低能耗（高真空模式下为 20 W）■ 高性价比将普发真空 HiCube Eco 集成到样品制备作业线底盘特别方便。显示控制单元可以轻松地从泵组拆除，并安装在样品制备底盘的顶部附近，以使控制单元在该系统中的定位更合人体工程学，更方便操作人员。而且，HiCube Eco 标准配置的 MVP 015-2 隔膜泵为客户及其应用提供额外的好处。只要 HiCube Eco 中的 HiPace 80 涡轮分子泵处于低功耗状态，隔膜泵将就会进入睡眠模式，自动关闭。因此，这种泵的有效性不是体现在组件的操作和记录时间上。这样提高了隔膜的寿命并节省电力，两者均降低了系统的运行成本。此功能还降低了系统的整体噪声和振动。虽然涡轮分子泵系统通常处于待机模式下，但需求增加时，它能够快速、可靠地响应。凭借该解决方案，普发真空完全符合伯克利地质年代学中心的高要求，并成功进行了密切、可靠的合作。

开展了利用飞秒激光剥蚀多接收等离子体质谱进行硫化物矿物中Pb 同位素原位微区分析技术研究, 采用高温活化活性炭过滤载气中的Hg, 使得Hg 背景信号降低了48%, 进一步降低检出限, 分析过程的分馏效应及质量歧视效应校正采用内标Tl 和外标NIST SRM 610 相结合方式进行. 利用研究建立的方法分析了都龙锡锌铟多金属矿带中的黄铜矿、黄铁矿和闪锌矿中Pb 同位素组成. 结果表明, 该矿区不同硫化物矿物间及同一种硫化物不同颗粒间的Pb 含量差异可达1000 多倍, 黄铁矿具有相对较高的Pb 含量,而闪锌矿的Pb 含量则偏低. 高Pb 含量的黄铁矿具有变化小且相对均一的Pb 同位素组成, 而低Pb 含量的闪锌矿的Pb 同位素组成变化极大, 一方面它可能较易受后期热液叠加作用而改变, 另一方面由于闪锌矿中铅含量较低, 则其中所含微量铀的影响显著加大,因而由铀放射性衰变随时间积累起来的放射成因铅也可能是造成其Pb 含量和同位素组成分布范围较大的原因之一. Pb 含量高于10 ppm 的黄铜矿和闪锌矿颗粒显示了一致的Pb 同位素分布, 而Pb 含量高于100 ppm 的所有硫化物颗粒均具有误差范围内一致的Pb同位素组成, 且与化学法得到的结果误差范围内吻合, 表明本研究方法的数据可靠. 本研究还表明, 只有Pb 含量相对较高的硫化物矿物中的Pb 同位素组成才能较真实地记录其成矿物质来源. 而Pb 含量偏低的硫化物矿物中的Pb 同位素组成则可能受样品中微量铀的影响而具有高放射成因铅同位素比值, 也可能代表了后期交代流体改造后的Pb 同位素组成.

有了这款高精度仪器，可以在山上的各种地方进行测量，然后进行分析，它们让地质学家能够直接研究火山内部。在这里，通过坑道末端附近的气体管路对气体进行取样，或者对溶于水中的气体使用膜片进气系统进行连续分析。

近几年，随着国内特气行业市场需求的不断增长，各气体厂家对产品的质量控制方法和效率有了进一步的要求，气相分析手段已经广泛应用于各气体生产与质控过程。与此同时，相对于工业化产品生产速度，气相色谱等方式分析效率相对较低、适用性相对较窄的缺点也逐渐体现。各生产商开始寻求更高效、全面的气体分析方法。其中，傅里叶变换红外气体分析法具有效率高，种类全，无耗材等诸多优势，FTIR气体分析仪也成为特气行业炙手可热的分析仪器。

仪器需要的气体有3处,分别是雾化气,干燥气和碰撞气，氮气发生器能同时产生三种大流量的气体

了解科罗拉多州立大学的Michelle Haddix和Aaron Prairie如何使用LI-7825 CO2同位素/NH3痕量气体分析仪研究植物和土壤碳动态。他们借助LI-7825进行多种实验研究，其中包括植物生长室内的同位素标记实验和培养的土壤微生物实验。

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本应用简报介绍了一种使用 Agilent Intuvo 9000 气相色谱仪分析标准烃类气体混合物的方法。该系统包括一个气体进样阀、一个柱后 D1/D2 检测器分流器芯片，以及火焰离子化检测器 (FID) 和热导检测器 (TCD)。流路中两个检测器的保留时间和峰响应结果相差无几。

针对目前大多数气相色谱仪负压进样系统中存在的无法控制微量进样和真空度无法准确控制的问题，本文在发明专利“CN111239308A 一种在线高真空负压气体进样系统及方法”基础上提出了改进的解决方案。解决方案通过采用电容真空计、皮拉尼真空计、电控针阀和双通道真空度控制器组成的控制装置，可实现高真空范围内的任意设定点下的真空度快速和精密控制，使在线负压形式的微量气体进样方法真正能转化为实用的工程化仪器。

使用气体进样阀和气相色谱检测器分流器进行重现性研究

六氟化硫气体中空气、四氟化碳的气相色谱测定法1 、范围 本标准规定了六氟化硫气体中空气、四氟化碳的气相色谱测定法。 本标准适用于电气设备用六氟化硫气体中空气、四氟化碳含量的测定。 2、 原理 本方法采用气相色谱仪将空气、四氟化碳、六氟化硫完全分离，其浓度可以从它们的峰区面积和被测化合物对检测器的校正系数来确定,结果以空气、四氟化碳与六氟化硫的质量百分数(％)表示。

开展了利用飞秒激光剥蚀多接收等离子体质谱进行硫化物矿物中Pb 同位素原位微区分析技术研究, 采用高温活化活性炭过滤载气中的Hg, 使得Hg 背景信号降低了48%, 进一步降低检出限, 分析过程的分馏效应及质量歧视效应校正采用内标Tl 和外标NIST SRM 610 相结合方式进行.

许多环境问题的研究和工业应用，如大气中的温室气体监测，都需要高精度的痕量气体测量。腔衰荡光谱法（CRDS）是一种先进的技术，可在测量二氧化碳、甲烷、一氧化二氮或一氧化碳等痕量气体浓度时实现最高精度。然而，危险、腐蚀性和活性气体带来了额外的挑战。

气体光谱通常具有非常窄且尖锐的峰，但光谱谱线形状受许多因素的影响，如压力、温度或较强的分子间作用力等，这些物理效应可以使气体吸收峰变宽并且发生移动。对这些现象进行分析，要求所使用的光谱仪必须具有高的光谱分辨能力，以便对获得的光谱进行研究。Nicolet Summit傅里叶变换红外光谱仪凭借其卓越的分辨率完全能够胜任这项工作。

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气体光谱通常具有非常窄且尖锐的峰，但光谱谱线形状受许多因素的影响，如压力、温度或较强的分子间作用力等，这些物理效应可以使气体吸收峰变宽并且发生移动。对这些现象进行分析，要求所使用的光谱仪必须具有高的光谱分辨能力，以便对获得的光谱进行研究。Nicolet Summit傅里叶变换红外光谱仪凭借其卓越的分辨率完全能够胜任这项工作。

中国水电十四局云霄抽蓄项目隧道是属于有限空间的，通风不良好，在挖掘施工中很容易产生可燃气体与有毒有害气体，这些气体滞留于隧道中，对隧道施工人员的身体健康和生命安全产生威胁，还可能对隧道工程造成重大灾害和损失，因此隧道有毒有害气体的防护措施是隧道施工的重点，需要在隧道内平均分布气体检测仪并进行24小时连续监测管理。