基于四極桿質譜的稀有氣體測定系統技術方案

本產品發明專利技術公開一種基于四極桿質譜的稀有氣體測定系統。該系統的激光樣品室經閥Ｂ與第一四通管的第一端口相連，第一四通管的第二端口經閥Ｄ與第一雜質吸收器相連、第三端口經閥Ｇ與第一三通管的第一端口相連，第四端口順序連分子真空泵和機械泵，在分子真空泵和第一四通管的第四端口之間安有真空計，在閥Ｇ與第一四通管的第三端口之間連有稀有氣體標準罐，第一三通管的第二端口經閥Ｊ與離子泵相連，第三端口順序連接第二雜質吸收器和四極桿質譜，上述構件與連接管道之間的連接方式均采用金屬接口相連，在構件之間的連接管道外表面裝有電加熱帶。本產品發明專利技術能在確保相同精度和準確度的前提下，實現稀有氣體質譜分析，具有成本低、性價比高的優點。

【技術實現步驟摘要】

本產品專利技術涉及一種稀有氣體的測定系統，具體涉及一種基于四極桿質譜的稀有 氣體測定系統。
技術介紹
稀有氣體包括氦、氖、氬、氪、氙、氡等6種元素。由于稀有氣體特有的成因、化學惰 性以及相對豐度較低，稀有氣體的發現、研究及應用相對較晚。但由于稀有氣體組分和同位 素組成的微量變化可以在地質歷史中被保留，在現時的研究中被揭示，并可追蹤所代表的 地質和地球化學歷程，故稀有氣體地球化學是當前國際地質與地球化學研究的熱點與前沿 領域，主要集中于稀有氣體基礎理論及其在天然氣成因、氣源追索、殼幔物質相互作用、大 地構造和大地熱流等方面應用研究。目前，國內研究單位均采用昂貴的磁質譜完成稀有氣體測定。該系統超高真空度 的獲取以及稀有氣體的純化系統都結構復雜，常規維護流程繁瑣，成本高昂。
技術實現思路
本產品專利技術的目的是提供了一種在確保測試精度和準確度的前提下，采用四極桿 質譜技術以及無焊連接結構實現超高真空狀態下的稀有氣體測定系統。本產品專利技術是通過以下技術方案予以實施的本產品專利技術的基于四極桿質譜的稀有氣體測定系統，其特征在于，包括構件激光 樣品室、分子真空泵、機械泵、真空計、第一雜質吸收器、第二雜質吸收器、稀有氣體標準罐、 離子泵、四極桿質譜、第一四通管和第一三通管，通過連接管道所述的激光樣品室經閥B 與第一四通管的第一端口相連，第一四通管的第二端口經閥D與第一雜質吸收器相連、第 三端口經閥G與第一三通管的第一端口相連，第四端口順序連有分子真空泵和機械泵，在 分子真空泵和第一四通管的第四端口連接管道之間安有真空計，在閥G與第一四通管的第 三端口之間的連接管道上連有稀有氣體標準罐，第一三通管的第二端口經閥J與離子泵相 連，第三端口順序連接第二雜質吸收器和四極桿質譜，上述構件與構件之間的連接管道外 表面均裝有電加熱帶，上述構件與連接管道之間的連接方式均采用金屬接口相連。在所述的第一四通管與閥B之間的連接管道上優選順序安有第二三通管和第 三三通管，第二三通管的一個端口經閥A與高溫爐相連，第三三通管的一個端口經閥C與液 氮手指相連。優選，所述的閥A和閥B為手動VCR波紋密封閥門，所述的閥C、D、E、F、G、H、I和 J為自動VCR波紋密封閥門，便于調試和分段控制。所述的構件與構件之間的連接管道優選為VCR管道。所述的激光樣品室優選是樣品腔的窗口為藍寶石窗口的激光樣品室，藍寶石窗口 可以適應于加熱、光吸收特性不同的固體材料的激光波長。所述的第一和第二雜質吸收器優選為鋯鋁吸氣泵，該吸氣泵可選擇性抽氣。所述的真空計優選為電離真空計。本產品專利技術中的稀有氣體標準罐，本領域技術人員按照本領域的常識，根據具體 測量的稀有氣體的類別而進行選擇，如測定稀有氣體氦時，則需要兩個氣體標準罐，此時， 在所述的第一四通管與閥G之間的連接管道上優選連有第二四通管，第二四通管的另外兩 個端口分別經閥F和E與第一標準罐相連，經閥H和I與第二標準罐相連。本產品專利技術的系統是這樣運行的，首先啟動真空機組，對腔體抽真空，之后，采用 電熱帶烘烤去氣，抽取真空，再啟動激光加熱，從激光樣品室提取樣品中的稀有氣體，該稀 有氣體經第一雜質吸收器純化后與標準氣體混合，再經第二雜質吸收器純化后，進入四極 桿質譜中分析。分析完畢后，重復抽取真空，清洗腔體。本產品專利技術的基于四極桿質譜的稀有氣體測定系統，其所有構件之間都采用金屬 接口相連，摒棄了焊接點，降低了整個管路系統的漏率，有利于超高真空的產生和恢復，具 有降低四極桿質譜“空白”的潛力，由雜質吸收器、分子泵、機械泵和離子泵構成的真空機 組，采用了多級結構，可最大限度的降低作為惰性氣體質量數測量本底的殘余氣體，再通過 在構件與構件之間的連接管道上安裝的電加熱帶，烘烤超高真空腔體，保證了該稀有氣體 測定系統的進樣系統中的腔體超高真空的形成，純化系統采用兩級雜質吸收器，結構簡單， 但純化稀有氣體效果良好，從巖體標本的測試情況看，本產品專利技術可以省略一般稀有氣體 測試系統所需的冷阱系統，從而簡化了儀器的體積。本產品專利技術通過激光樣品室對樣品進 行稀有氣體的提取，稀有氣體進入超高真空的管路中，經雜質吸收器純化，與標準氣體進入 四極桿質譜儀中進行分析。本產品專利技術的樣品提取系統、超高真空的獲取和純化系統結構 簡單，操作容易，再利用四極桿質譜進行檢測，能夠在確保相同精度和準確度的前提下，實 現稀有氣體質譜分析方案。因此本產品專利技術的基于四極桿質譜的稀有氣體測定系統具有成 本低、性價比高的優點。附圖說明圖1是本產品專利技術的結構示意圖； 具體實施例方式以下是對本產品專利技術的進一步說明，而不是對本產品專利技術的限制。實施例1 本實施例以測試稀有氣體氦為例，該基于四極桿質譜的稀有氣體測定系統，包括 構件激光樣品室12、分子真空泵8、機械泵9、電離真空計7、第一鋯鋁吸氣泵6、第二鋯鋁 吸氣泵2、第一標準罐4 (該罐中裝有氦3標準氣體)、第二標準罐5 (該罐中裝有氦4標準 氣體)、離子泵1、四極桿質譜3、第一四通管31、第二四通管32、第一三通管21、第二三通管 22、第三三通管23、高溫爐10和液氮手指11，所述的激光樣品室12通過VCR管道，依次經 閥B、第三三通管23、第二三通管22與第一四通管31的第一端口 311相連，第三三通管的 另外一端口通過VCR管道經閥C與液氮手指相連，第二三通管22的另外一個端口通過VCR 管道經閥A與高溫爐10相連，第一四通管31的第二端口 312通過VCR管道經閥D與第一鋯 鋁吸氣泵6相連、第三端口 313通過VCR管道與第二四通管32的第一端口 321相連，第四 端口 314通過VCR管道順序與分子真空泵8和機械泵9相連，在分子真空泵8和第一四通管31的第四端口 314的連接管道之間安有電離真空計7，第二四通管32的第二端口 322通 過VCR管道經閥F、E與第一標準罐4相連，第三端口 323通過VCR管道經閥G與第一三通 管21的第一端口 211相連，第四端口 324通過VCR管道經閥H、I與第二標準罐5相連，第 一三通管21的第二端212 口通過VCR管道經閥J與離子泵1相連，第三端口 213通過VCR 管道順序連接第二鋯鋁吸氣泵2和四極桿質譜3，上述構件與連接管道之間的連接方式均 采用金屬接口相連，在構件與構件之間的連接管道外表面均裝有電加熱帶。所述的閥A和 閥B為手動VCR波紋密封閥門，所述的閥C、D、E、F、G、H、I和J為自動VCR波紋密封閥門。 所述的激光樣品室是樣品腔的窗口為藍寶石窗口的激光樣品室。當測試分析時，首先啟動分子泵、機械泵和離子泵等真空機組，對腔體抽真空，之 后，采用電熱帶烘烤去氣，抽取真空，再啟動激光加熱，從激光樣品室提取樣品中的稀有氣 體，該稀有氣體經第一雜質吸收器純化后與標準氣體(第一標準罐4和第二標準罐中的標 準氣體)混合，再經第二雜質吸收器純化后，進入四極桿質譜中分析。分析完畢后，重復抽 取真空，清洗腔體。本實施例的基于四極桿質譜的稀有氣體測定系統能夠準確的測定樣品中的稀有 氣體氦的成分及含量，該測定結果與目前常規方法測定樣品中稀有氣體氦的成分及含量相一致。權利要求一種基于四極桿質譜的稀有氣體測定系統，其特征在于包括構件激光樣品室(12)、分子真空泵(8)、機械泵(9)、真空計(7)、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于四極桿質譜的稀有氣體測定系統，其特征在于：包括構件：激光樣品室（１２）、分子真空泵（８）、機械泵（９）、真空計（７）、第一雜質吸收器（６）、第二雜質吸收器（２）、稀有氣體標準罐、離子泵（１）、四極桿質譜（３）、第一四通管（３１）和第一三通管（２１），通過連接管道：所述的激光樣品室（１２）經閥Ｂ與第一四通管（３１）的第～端口相連，第一四通管（３１）的第二端口經閥Ｄ與第一雜質吸收器（６）相連、第三端口經閥Ｇ與第一三通管（２１）的第一端口相連，第四端口順序連有分子真空泵（８）和機械泵（９），在分子真空泵（８）和第一四通管（３１）的第四端口連接管道之間安有真空計（７），在閥Ｇ與第一四通管（３１）的第三端口之間的連接管道上連有稀有氣體標準罐，第一三通管（２１）的第二端口經閥Ｊ與離子泵（１）相連，第三端口順序連接第二雜質吸收器（２）和四極桿質譜（３），上述構件與構件之間的連接管道外表面均裝有電加熱帶，上述構件與連接管道之間的連接方式均采用金屬接口相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：龔革聯，周繼彬，孫衛東，張曉東，張紅，劉順生，
申請(專利權)人：中國科學院廣州地球化學研究所，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]