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NCT ECS 8070-IRMS-iRIS 大气13C 14C 同位素在线测量系统

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更新时间:2022-08-25 13:41:26浏览次数:57次

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严重的空气污染和逐渐变暖的气候是目前人类社会面临的重大威胁
       严重的空气污染和逐渐变暖的气候是目前人类社会面临的重大威胁。据世界卫生组织估计,90%的人口呼吸的空气都是不健康的,每年因空气污染而早逝的人数高达700万。变暖则可触发一系列难以预测的天气和气候灾害,给人们的生命健康和财产安全带来巨大隐患。空气污染、变暖这两大性环境问题,都与含碳物质(例如黑碳、二氧化碳、甲烷)排放密切相关。这些物质既可通过自然过程排放(例如森林火灾),亦可通过人类活动产生(例如机动车尾气、工厂废气),一旦排放到大气中,很难通过常规手段进行区分。放射性碳同位素(14C)分析,是解决此难题的强有力技术手段。这是因为化石燃料不含14C(14C半衰期:5730±40年),而现代生物质的14C丰度与当前大气的14C丰度一致,因此,通过测量大气中含碳物质的14C,能可靠估算化石燃料燃烧对大气碳质组分的贡献。为空气污染控制、碳减排政策效力评估提供科学依据。
       大气14C的测定中有两个难点,在于设备昂贵,第二在于样品制备复杂。而对于实验来说,样品制备带来的干扰可能性更高。一般我们无法直接测试14C,需要对大气进行采集和纯化之后直接测试,或者使用 Zn-Fe 法将纯化的CO2 还原成石墨,制成靶后用加速器质谱仪进行14C测定。为解决大气14C测定的两大痛点:设备昂贵和样品制备误差大,我们特别向各位老师提供一揽子解决方案——ECS 8070-IRMS-iRIS 13C 14C同位素测量系统。ECS 8070-IRMS-iRIS 13C 14C同位素测量系统是一个集CO2浓缩和纯化为一体,用于分离和检测大气中CO2的C稳定和放射性同位素分析设备。

图1. ECS 8070-IRMS-14C 大气CO2浓度,δ13C和14C分析仪
       整套设备由四部分组成:1、Air CO2 PSM现场取样器;2、ECS 8070元素分析仪;3、ID Micro桌面质谱仪;4、PEM iRIS 14C分析仪

模块介绍
1、创新性的现场取样器——Air CO2-PSM
       该装置允许任何操作人员直接在现场收集纯CO2样品,不再需要样品袋/瓶。该装置结构紧凑,重量轻,可充电。
  • 重量轻,仅3kg,随时可用,便于野外携带
  • 高流量泵,快速取样
  • 可充电电池,每次充电多达20个样品-快速充电,5小时*充电
  • 快速便捷样品管更换
  • H2O、VOC、NOx高效捕集器,捕集器易于更换
  • 规格:14 x 16 x 40 cm

2、ECS 8070元素分析仪
       创新的ECS 8070大气CO2 同位素前处理设备是一种强大而有用的仪器,能够在短时间内(10-60分钟)捕获和分离每个样品(10-100 mg)相对大量的CO2。采用吸附/解吸原理,用创新的纯化线路,可以消除水、VOC和NOX,只留下纯CO2气体。使用自动空气泵吸附/解吸使得系统使用非常简单,通过新的C-Quantum CO2吸附系统,可以通过自动再生系统处理大量的CO2,与其他系统相比,测量精度高,性能更好。ECS 8070 大气CO2兼容性高,容易对接各类同位素检测设备以测定碳稳定同位素(IRMS)和放射性成因14C的同位素比值。
  • 自动化操作,用户使用友好
  • 允许更好的使用消耗品,并自动监控其状态,自动泄露测试
  • 三种可选配置:仅吸附、仅解吸、根据需要完成吸附/解吸循环
  • 用户可以设置所有的仪器参数,包括CO2捕集阱温度,载气压力和解吸时间
  • 便携式,可充电和轻量级的现场取样器
  • 专用CO2烘箱,快速加热和冷却循环
  • 功能强大的测试软件,结果可视化
  • 兼容性高,容易对接各类同位素检测设备以测定碳稳定同位素(IRMS)和放射性成因14C的同位素比值
性能指标
分析时间*10min(空气样品制备)
测量范围N:0~80 mg;C:0~100 mg
准确度<0.1%(标准品,纯度>99.9%)
精度<0.1%(标准品,纯度>99.9%)
反应炉双炉系统
*说明:后接ID Micro桌面质谱仪测试13C同位素比率,分析测试时间10min/样品;
          后接PEM iRIS 14C分析仪测试14C同位素比率,分析测试时间1h/样品

3、ID Micro桌面质谱仪
       新一代ID Micro桌面同位素比质谱仪*打破了质谱设备的使用限定条件。它无需专门的实验室、体积极小,可以安置在桌面上,因此我们称之为桌面质谱仪。ID Micro 和ECS8070联用,能快速测定大气样品中的δ13C。
  • 体积小巧(长70cm,宽30cm,高47cm),占用空间小
  • 可插拔可互换的高灵敏度离子源,更换快捷
  • 真空泵流速可选:70 L/s或250 L/s,取决于所需的灵敏度
  • 操作简单,使用方便,无需专人进行
  • 免维护操作
  • 低功耗,低成本
       用现场采样器从不同地方采集4组大气样品, 通过8070 AIR_CO2 和 IRMS进行重现性测试,结果如下:
表1. 四个不同地理位置大气CO2的δ13C比率,(单位:‰)
 地点1:
123456AVG.STDEV
-7.48-7.8-7.64-7.6-7.72-7.91-7.6920.152
 地点2:
123456AVG.STDEV
-10.21-10.11-10.16-10.42-10.31-10.16-10.2280.116
 地点3:
123456AVG.STDEV
-6.57-6.56-6.61-6.47-6.62-6.41-6.540.083
 地点4:
123456AVG.STDEV
-5.35-5.21-5.1-5.39  -5.2630.133

4、PEM iRIS 14C分析仪
       PEM iRIS便携式放射性14C同位素分析仪基于分布反馈量子级联激光器(DFB-QCL)整合光腔衰荡光谱技术(CRDS),能够高频高精度定量测量14CO214C。放射性碳是化石燃料向大气排放二氧化碳的示踪剂,也被用于考古材料的年代测定,以及更为广泛的被用于石油、天然气和核工业等领域。通常情况下,放射性碳由加速器质谱(AMS)以的成本和几天甚至几周的分析周期获得;而PEM iRIS便携式14C同位素分析仪则可以在低成本的和30~60分钟内获得相关数据,这标志着放射性碳分析检测手段的重大突破。

主要特点
  • 高精度14CO2 CRD线性吸收平台
  • 纯CO2分析消除N2O干扰
  • 整合14C 参照系统 (sir-14C)
  • 易于整合外部模块和串联分析仪,用于不同形态样品分析和同位素分析,如12CO2 , 13CO2 和/或CO17O,CO18O
  • 体积小巧、操作方便、测量快速

性能指标
光源分布反馈量子级联激光器(DFB-QCL)
主机测试样品相态纯CO2气体
最小样品含碳量10mg
测试时间30~60min
精度(pMc)<1%
干扰13C16O2(T>170K)  N2O>0.3ppb
标样和参考气放射性碳标样,SI可溯标准
测量室容积~500ml
制冷方式闭路式斯特灵制冷
功耗120/240V,~1000W
水平投影尺寸0.7m2

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