气相色谱-同位素比值质谱法测定天然气水合物气体单体碳氢同位素

天然气水合物气体同位素组成数据是其气体成因、运移与积聚过程研究的重要参数。目前天然气水合物气体单体碳、氢同位素仪器分析技术主要借鉴天然气的分析方法,但对水合物气的分解、收集、储存等前处理技术缺乏系统研究。本文利用气相色谱-同位素比值质谱(GC-IRMS)技术,对比研究了顶空法、注射器法和排水法等水合物气体分解与收集方法的实用性,以及铝塑气袋和丁基橡胶塞密封的玻璃顶空瓶对分解气的储存效果。实验结果表明:在丁基橡胶塞密封的玻璃顶空瓶内真空分解且原位储存是水合物气体单体碳、氢同位素分析的最佳前处理方法。方法标准偏差为0.12‰～0.23‰[δ13C-(C1-C3,CO2)]、1.0‰～1.8‰[δD-(C1-C3)];相对标准偏差(RSD,n=6)为0.38%～0.86%[δ13C-(C1-C3,CO2)]、0.62%～1.00%[δD-(C1-C3)]。通过对南海神狐海域、祁连山冻土区、人工合成水合物样品的分析测定,表明该方法简便实用、适用范围宽,可满足天然气水合物气体单体碳、氢同位素的分析要求。

气体同位素比值质谱法测定硅同位素丰度比的样品制备方法研究

介绍了气体同位素比值质谱法测定硅同位素丰度比的样品制备方法。采用碱溶法溶解单晶硅样品，经阳离子交换反应、烘干焙烧制得二氧化硅，再用氢氟酸溶解二氧化硅得到氟硅酸溶液，进一步滴加氯化钡溶液生成氟硅酸钡沉淀，将氟硅酸钡热分解最终制得四氟化硅气体。通过优化制备工艺条件，获得了高收率的四氟化硅气体，采用气体同位素比值质谱仪测定四氟化硅气体硅同位素丰度比。测量结果表明，该方法制备出的四氟化硅气体用于硅同位素丰度的测量，具有再现性好，回收率达到了97％以上，能满足准确测量硅摩尔质量的要求。

温室气体及碳同位素比值傅里叶变换红外光谱分析的温度依赖关系研究

为了研究温度变化对温室气体及碳同位素比值光谱定量分析的影响,首先从理论上分析得出温室气体浓度及δ13CO2值的定量反演主要取决于吸收系数,并研究了吸收系数的计算方法。其次结合HITRAN数据库,研究了温度对线强、展宽以及吸收系数的影响规律,结果表明:压强为1 atm(1 atm=1.013×105Pa)恒定条件下,温度变化时,吸收系数受线强变化的影响强于受展宽变化的影响。最后通过实验验证了温室气体和碳同位素比值傅里叶变换红外光谱(FTIR)反演的温度依赖关系,其中碳同位素比值受温度变化影响幅度最大,单位温度变化对δ13CO2值的影响为14.37‰。文中结果为高精度温室气体及碳同位素比值红外光谱监测装置中的温度监控系统设计提供了理论依据。

多接收电感耦合等离子体质谱测定氙同位素比值研究

核爆炸产生的氙(Xe)同位素是全面禁止核试验条约的重要监测对象。该文建立了大气气溶胶中Xe同位素比值的多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)分析方法。通过研发Xe的富集纯化平台,使用高纯氩气(99.999%)为载体,有效降低了大气气溶胶中残留颗粒物和有机物对质谱测量的影响。为提高信号稳定性,建立了MC-ICP-MS专用Xe气体进样系统,通过活性炭吸附质谱样品气的Xe、气体进样系统烘烤和抽真空2 h等措施,有效降低了记忆效应和系统本底,129Xe的本底信号强度从3.0×10-2 V降至小于2.7×10-3 V,Xe本底对样品比值测量的影响小于万分之一。采用标准样品交叉法校正质量分馏效应,在24 h内穿插测量7次Xe质控标样,Xe同位素比值测量精密度小于0.09%,对130Xe/131Xe和132Xe/131Xe测量精密度小于0.008%,测量结果与参考值在不确定度范围内一致。采用该方法有效鉴别了Xe同位素组成存在差异的实际样品。该文建立的Xe同位素比值的MC-ICP-MS测量技术精密度高,结果准确,可为Xe监测事件识别及溯源等研究提供可靠数据。

气体同位素质谱仪MTA271分析天然气组分的方法研究

首次用气体同位素质谱仪MAT271测试天然气组成。测试了MAT271的精密度,证明该仪器符合气体组分分析要求。对比了MAT271与色谱中C2/C1值,误差不超过0.01。检测了天然气每个主要组分标准谱,通过数学方法确定了每个组分的定量计算公式。通过该方法测试了标准气体,其中非烃组分相对标准误差均低于0.01%,烃类组分标准偏差也基本在0.1%以下。并将测得的组分结果与标准气体组分数据进行了比对。总结了该方法的优缺点,此方法适合于干气(CH4含量大于90%)的组分检测。

元素分析仪-稳定同位素比值质谱仪测定胶乳总固形物碳含量及其稳定碳同位素

应用元素分析仪和稳定同位素比值质谱仪(EA-IRMS)联用技术测定了胶乳总固形物碳含量及其碳同位素比值δ13C。将所采集的新鲜胶乳预先制成胶片,称取(0.500±0.100)mg样品,按EA仪器工作条件对其碳含量进行测定。分别用碳元素基准物质(尿素、天门冬氨酸、葡萄糖、蔗糖),在EA工作条件下测其碳元素,以碳质量为横坐标,CO2峰面积为纵坐标制得标准曲线,结果表明其线性关系良好。对EA-IRMS系统作了稳定性和线性试验,前者达到小于0.1‰的要求,后者则满足同类仪器小于0.06‰·V-1的要求。此外,还对Craig校正所得样品及3种CRMs的初始校正值作进一步校准的3种校准方法作了比较,结果表明:3种方法中回归法准确度最好,适用于不同性质、不同碳同位素组成的样品;而截距法只能用于碳同位素组成与参考气相近的样品的测量数据的校准;原始回归法则不能有效地消除测定过程中17O的影响和样品燃烧过程中可能存在的同位素分馏的影响而不能用于结果校准。测得胶乳样品的总固形物碳质量分数为81.83%,δ13Cs-PDBM(PDB为国际标准拟箭石化石)为-26.70‰(回归法校准值)。

MM903同位素气体质谱仪的升级改造

The upgrading improvement on MM-903 isotope gas mass spectrometer -Computer, including new type electric-magnatic valve used and relative changes on its controlling electic route , has modified working environment of its hardwares and softwares, and increased /enhanced the intelligent function of CPU on the base of the present MS. The practical tests on criterion samples have indicated that MM-903 isotope GMS-CPU systerm works well and our improvement is effective.

构造环境对幔源岩中稀有气体同位素比值的制约

稀有气体是地球化学研究中有效的物源示踪剂。在广泛收集资料的基础上,通过对He、Ne、Ar同位素数据的统计分析,总结、对比了不同构造环境幔源物质中轻稀有气体同位素的组成特征。统计表明,大洋中脊玄武岩(MORB)中3He/4He=7 0～10 0Ra者约占统计样品的90%;洋岛幔源物质(OIB)的3He/4He值变化范围大,但>10 0Ra者占65%;消减带幔源岩的3He/4He值总体略低于MORB;大陆幔源岩的3He/4He值主要变化于6 0～10 0Ra间,但环太平洋大陆边缘低于MORB者普遍;大陆热点地幔流体具有类似OIB的3He/4He值分布特征。MORB与OIB的40Ar/36Ar值分布范围类似(主要范围为296～12000),但低于1000者在MORB中仅24 5%,而在OIB中约43 4%;板块俯冲区幔源岩的40Ar/36Ar值总体较低,<1000者约占67%;大陆各类地幔流体的40Ar/36Ar值普遍偏低,主要在4000以下。大陆、大洋幔源岩中20Ne/22Ne值主要介于9 8～12 5间,但<9 8者在各大陆地幔普遍存在。幔源物质的上述组成特征与大气、地壳等源区对其影响有关。我国东部幔源物质稀有气体同位素组成具有大气 地幔混合源区特征。

单体碳同位素比值-色谱-质谱仪离子源高压放电故障维修

旧的GC IR MS单体碳同位素比值 色谱 质谱仪离子源高压放电故障频频发生 ,以致仪器不能正常工作 .通过对仪器离子源各器件用擦拭 ,浸泡 ,超声波清洗 。

分析温室气体及CO2碳同位素比值的傅里叶变换红外光谱仪

改进了傅里叶变换红外分析仪(FTIR)的硬件设计以实现温室气体及CO2碳同位素比值的多组分、高精度、连续自动测量。首先,对FTIR分析仪测量系统进行了设计和理论分析,引入了温度和压力监控系统以及全密封气路干燥系统。然后,讨论了光谱的定量分析过程。最后,设计了标准气体对比测量实验。实验结果表明:分析仪测量CH4,CO,CO2和δ13 CO2值的标准偏差分别为0.01×10-6,0.011×10-6,0.239×10-6和0.572‰,与常规FTIR测量系统相比,其检测的标准不确定度分别提高了6.3,8.45,10.54和14.73倍,其系统误差分别提高了2.88,1.93,4.67和4.66倍;对比分析仪与同位素质谱仪对δ13 CO2值的测量结果,标准偏差分别为0.572‰和0.171‰,二者测量的标准不确定度相近。所设计的温室气体及CO2碳同位素比值FTIR分析仪能够满足多组分、高精度、连续自动测量的需要。

同位素质谱仪的法拉第接收器

弄清法拉第接收器在接收状态下微观粒子的运动机理,并用于实践。首先根据物理学对电流的定义,建立同位素磁质谱仪的电流模型和从样品粒子到离子流的比例传递关系;其次,根据电学理论,归纳出接收过程电荷运动规律,提炼出法拉第接收器不同演化阶段的优缺点,总结出法拉第接收器的节点电流模型;然后,针对热电离质谱仪(TIMS)和气体同位素质谱仪(GIRMS)自身特点,论述杯的配置与维护问题。每一步都围绕如何准确测量的主题展开。最后,得出结论:法拉第接收器是将离子电流转换为电子电流的传感器,接收效率接近100%;采用绝对比值测量的质谱仪应采用超高接收效率的法拉第接收器。

应用多接收器电感耦合等离子体质谱仪测定人工及环境样品中的Ag同位素比值

Ag同位素比值主要应用于早期太阳系定年和含Ag物质的示踪,目前Ag同位素比值测定方法十分有限,已有方法的测定过程较为繁琐.因此建立了以Pd为内标、Ag同位素标准品SRM 978a为标样,结合标准-样品交叉(SSB)技术校正质量歧视,用多接收器电感耦合等离子体质谱仪(multicollector-inductively coupled plasma mass spectrometry,MC-ICPMS)快速准确测定Ag同位素比值的方法.该方法在Pd含量为2.0 mg/kg,样品与标准溶液的Ag含量比值匹配范围为0.25~5.0,且待测样品中Ag含量不低于5μg/kg时方能得到精确的比值;含复杂基体的环境样品则需用AG1X8强碱性阴离子交换树脂柱多次分离.用该方法对人工和环境样品中Ag同位素比值的测定结果表明不同来源的Ag存在同位素分馏,因此Ag同位素比值可用于含Ag物质的示踪.

全自动精密质谱仪快速测定蜂蜜碳同位素比值

高等植物在进行光合作用的过程中对１３Ｃ的歧视效应，导致１３Ｃ／１２Ｃ的比率不同。以南卡罗来那州白碚石（ＰｅｅＤｅｅＢｅｌｅｍｎｉｔｅ）１３Ｃ／１２Ｃ为标准，与其相比较的偏差称为该物质的δ１３Ｃ（Ｄｅｖｉ－ａｔｉｏｎｏｆｒａｔｉｏｉｎｐａｒｔｐｅｒｔｈ...

大气浓度下N_2O、CH_4和CO_2中氮、碳和氧稳定同位素比值的质谱测定

利用一种带全自动预GC浓缩接口(PreCon)的同位素质谱计,可以高精度地测定大气浓度下N2O、CH4或CO2中的碳、氮、氧稳定性同位素比值。本文就采样、浓缩和质谱测定技术进行了一系列方法试验,测得的结果准确可靠,证实方法是可行的。其可应用于空气质量监测、以及大气化学、植物的呼吸作用和土壤气体发生的研究。

稳定同位素比例质谱仪在土壤碳循环研究中的应用

稳定同位素比例质谱仪已发展成为研究土壤碳周转和循环的得力工具。本文简单介绍了稳定同位素比例质谱仪的结构和测量原理,详细介绍了碳稳定同位素技术在土壤有机碳和碳酸盐研究中的应用,包括土壤碳稳定同位素比值在评估土壤有机质的分解和周转速率、重现C_3/C_4植被的变化历史和古气候状况、探讨土壤有机质的来源以及对土壤原生和次生碳酸盐进行区分等研究中的应用。

多接收器等离子体质谱仪Zn同位素测定方法研究

该研究建立了Zn同位素比值的MC-ICPMS高精度测定方法。研究内容包括：对干扰信号、介质影响、基质效应和仪器稳定性的评估等方面。重复性测定中，^66Zn／^64Zn、^67Zn／^64Zn、^68Zn／^64Zn外精度分别为0．1‰（2SD）、0．23‰（2SD）、0．22‰（2SD），达到国际先进水准。

电感耦合等离子体质谱法测定水泥样品中的铅同位素比值

研究和讨论了用电感耦合等离子体质谱仪(ICPMS)测定铅的同位素比值测定时,影响测试结果的准确度和精密度的主要因素及其优化过程。在优化后的仪器分析条件下,测定5μg/L的NISTSRM981自然丰度铅同位素标准溶液的各对铅同位素比值,获得的207Pb/206Pb分析精度可优于0.1%。在该条件下测定了14个不同的水泥粉样品中的铅同位素比值,结果显示:铅的同位素比值分析技术可以用来示踪环境监测样品的铅污染源。

Helix SFT型惰性气体质谱测定氦同位素组成

氦为元素周期表中的零族元素,因其化学性质不活泼,不参与各种化学反应过程,因此它们的同位素组成的变化几乎不受复杂的化学反应过程影响。已有研究表明,氦在地球大气圈、地壳、上地幔和下地幔各圈层具有不同的同位素比值,变化范围可达3个数量级,因此,氦同位素作为地质过程和物质来源的天然示踪剂倍受重视。

天然气中稀有气体同位素测试结果的比对与讨论

根据天然气稀有气体同位素地球化学论著中已发表的数据 ,作者将中国和日本的分析项目数与数据质量分别进行了对比 ,认为中国的天然气中稀有气体同位素分析项目相对较少 ,但数据是准确、可靠的 ,具有国际可比性。对分析项目少的原因 ,从技术上进行了讨论和分析 ,指出国内目前主机都缺少四极质谱和低温泵等外围设备 ,是造成分析项目少的主要原因 。

气体同位素质谱与色谱结合分析天然气组成

建立了气体同位素质谱仪结合气相色谱测试天然气组成的新方法。气体同位素质谱仪能够解决色谱中热导检测器TCD分离非烃组分时，出现组合峰、个别峰不能实现基线分离及单个色谱峰有展宽的问题。通过不同方法测试了气体同位素质谱仪的稳定性，其相对标准偏差低于0．2％（n=6）。将气体同位素质谱仪测得的非烃组分数据与色谱仪测得的烃类气体组分（C1～C5）数据用归一法处理得到最终的全组分数据结果。通过标准气测试，归一化后的非烃数据相对标准偏差不超过0．1％（n=6），烃类数据相对标准偏差均低于0．2％（n=6）。