用于测试土壤和植物中有机碳、氮元素分析仪制造技术

本发明专利技术公开一台对土壤和植物中有机碳和氮元素分析仪。将植物和土壤样品经自动进样器净化后随氧气一起进入燃烧反应器中，向氧化炉中通入少量的纯氧以帮助样品燃烧，燃烧后的样品转化为碳和氮的各种氧化物和水汽，然后进入还原炉被还原成CO2、N2的可检测气体，再通过电子冷阱去水，由色谱柱分离后，由开式分流接口导入气体同位素质谱仪进行检测。本发明专利技术完成对植物和土壤中有机碳和氮的同位素丰度的分析测定。能提高分析精度并有效保证重复性，降低耗材消耗，减少耗材更换频率提高检测效率。配备精确的气路控制和方便的检漏功能，提高仪器的控制精度和可靠性。吹扫气改氦气为氧气，节省氦气消耗，是一台既省气又省填料的元素分析仪。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一台对土壤和植物中有机碳和氮元素分析仪。将植物和土壤样品经自动进样器净化后随氧气一起进入燃烧反应器中，向氧化炉中通入少量的纯氧以帮助样品燃烧，燃烧后的样品转化为碳和氮的各种氧化物和水汽，然后进入还原炉被还原成CO2、N2的可检测气体，再通过电子冷阱去水，由色谱柱分离后，由开式分流接口导入气体同位素质谱仪进行检测。本专利技术完成对植物和土壤中有机碳和氮的同位素丰度的分析测定。能提高分析精度并有效保证重复性，降低耗材消耗，减少耗材更换频率提高检测效率。配备精确的气路控制和方便的检漏功能，提高仪器的控制精度和可靠性。吹扫气改氦气为氧气，节省氦气消耗，是一台既省气又省填料的元素分析仪。【专利说明】用于测试土壤和植物中有机碳、氮元素分析仪
本专利技术涉及一台对土壤和植物中有机碳和氮元素的分析仪。
技术介绍
碳、氮同位素比的研究作为生物地球化学循环研究的手段，具有重要的意义:碳氮同位素记录过去环境变化，树木的S13C、δ 15N同位素分馏研究成为了解过去时期碳、氮循环过程不可缺少的一部分；青藏高原多年冻土区开展的植物和土壤中碳、氮元素含量和同位素比的分析，为揭示碳、氮源汇效应和整个生态系统碳、氮循环研究提供了依据，研制一台针对上述植物和土壤中有机碳和氮元素的分析仪很有必要。 目前国内外市场上使用最多的是美国热电集团(Thermo Fisher Scientific)的FLASH 2000有机元素分析仪，该仪器的性能、气路控制和连接、数据处理等方面都有极好的应用，但在燃烧转化率、样品的积累效应造成的氧化能力的下降、还原管填料的大量氧化和填料的更换、吸附阱长期使用后的更换、气路的检漏以及高浓度样品的测试等环节存有不足和缺陷，另外FLASH 2000只能完成样品碳、氮元素含量测试，要同时分析样品碳、氮元素同位素比值，除和同位素质谱仪在线连接之外，还需要配置一台连续流装置。本仪器遵循其测试原理在上述几方面做了改进，使其在性能和分析精度都有了提高。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术的目的旨在提供一台用于测试土壤和植物中有机碳、氮元素分析仪，其配合气体同位素质谱仪共同完成对植物和土壤中有机碳氮的同位素丰度的分析测定。 本专利技术的目的是这样实现的:一台对土壤和植物中有机碳和氮元素分析仪。主要包括六通阀的六个接点:(bl)、(b2)、(b3)、(b4)、(b5)、(b6)和氧气定量环(b7)、十通阀的十个接点:(cl)、(c2)、(c3)、(c4)、(c5)、(c6)、(c7)、(c8)、(c9)、(clO)、氧化炉(d)、还原炉(e)、开式分流器(fl)、参考气的开式分流器(f2)、色谱柱(G)、六个检漏阀(hi)、(h2)、(h3)、(h4)、(h5)、(h6)、过滤器 (il)和(i2)、自动进样器(J)、电子冷井(k)，气体稳定同位比素质谱仪(MS)；其特征是:六通阀的六个接点(bl)、(b2)、(b3)、(b4)、(b5)、(b6)间有负载(load)和添加(inject)两种连通方式进行切换:当六通阀切换到load状态时,氧气O2 (a2)通过毛细管和六通阀接点(b2)、(b3)、氧气定量环037)、接点65)、64)、检漏阀(hi)连接，储存在氧气定量环(b7)中；He载气(al)通过毛细管和六通阀接点(bl)与(b6)连接，由自动进样器(J)进入氧化炉(d)中，并通过过滤器(il)和十通阀处于inject状态时的接点(cl)、(clO)连通，由检漏阀(h5)放空排出。当六通阀切换到inject状态时，He载气(al)通过毛细管和六通阀的接点(bl)与(b2)、氧气定量环(b7)、接点(b5)与(b6)由自动进样器(J)进入氧化炉(d)中，通过过滤器(il)和十通阀处于负载(load)状态时的接点(cl)、(c2)、还原炉(e)、过滤器(i2)、电子冷井00、十通阀的接点((37)、((:8)、色谱柱(G)等依次连通进入质谱仪；氧气02(a2)通过毛细管和六通阀接点(b3)与(b4)、检漏阀(hi)连接； 十通阀的十个接点(cl)、(c2)、(c3)、(c4)、(c5)、(c6)、(c7)、(c8)、(c9)、(clO)间有负载(load)和添加(inject)两种连通方式进行切换:当十通阀切换到load状态时,十通阀的接点(cl)与(c2)、还原炉(e)、过滤器(i2)、电子冷井(k)、接点(c7)与(c8)和色谱柱(G)连接；还原气H2 (a3)通过毛细管和十通阀接点(c3)、(c4)和检漏阀(h2)连接；He载气(al)和十通阀接点(c9)、(cl0)和检漏阀(h5)连接。当十通阀切换到inject状态时，还原气H2 (a3)由石英毛细管和十通阀接点(c3)、(c2)、还原炉(e)、过滤器(i2)、电子冷井(k)、接点(c7)与(c6)和检漏阀(h4)依次连接；过滤器(il)和十通阀接点(cl)、(clO)、检漏阀(h5)连接，在六通阀处于load状态时，一路He载气(al)通过毛细管和六通阀的接点(bl)、(b6)、自动进样器(J)、氧化炉(d)、过滤器(il)和十通阀的接点(Cl)、(clO)由检漏阀(h5)排出；一路He载气(al)通过毛细管和十通阀的接点(c9)、(c8)、色谱柱(G)、检漏阀(h3)连接；氧化炉(d)内装有石英棉、Cr2O3和AgCO3O4;还原炉(e)内装有石英棉、CuO和Cu ；检漏阀(hi)和六通阀接点(b4)连接；检漏阀(h2)和十通阀接点(c4)连接；检漏阀(h3)在色谱柱(G)和开式分流器(fl)之间；检漏阀(h4)和十通阀接点(c6)连接；检漏阀(h5)和十通阀接点(clO)连接；分流阀(h6)位于色谱柱(G)和开式分流器(fl)之间。 本专利技术的优点是:本专利技术是将植物和土壤样品经自动进样器净化后随氧气一起进入燃烧反应器中，向氧化炉中通入少量的纯氧以帮助样品燃烧，燃烧后的样品转化为碳和氮的各种氧化物和水汽，然后进入还原炉被还原成C02、N2的可检测气体，再通过电子冷阱去水，由色谱柱分离后，由开式分流接口导入气体同位素质谱仪进行检测。 本专利技术研制的碳氮元素分析仪的优点是:①把自动进样器进样时的吹扫气流量减少，改氦气为氧气，降低吹扫成本；②氧化管的注氧方式改用六通阀控制下的氧气定量环，即能够确保定量环的干净，又能够有效的控制氧气的注入量，避免过多的氧气进入还原炉后造成铜还原能力的降低；③十通阀的合理使用可以把还原剂激活，使填料及时刷新，减少了更换频繁，使样品测试周期延长；④用电冷阱除水代替吸附阱，有效地消除了吸附剂可能带来的影响，测试结果更准确；⑤色谱柱后面的分流阀的使用使样品的质谱峰变窄，相邻的两个质谱峰分离的更开，节省分析时间的同时，测试的结果会更好；⑥系统中各管道气路上的检漏阀的合理安置，使得各段的漏气接点得以迅速判断和排除。 本专利技术遵循原元素分析仪(Thermo Fisher Scientific FLASH EA)原理,在结构设计上既具备原仪器进样、氧化、还原、分离功能，又增加了开式分流、填料刷新等功能，还在注氧、水汽吸附方式、检漏等环节加以改进，使其集多种功能于一体，测试流程便捷，操作更方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一台对土壤和植物中有机碳、氮元素分析仪，主要包括六通阀的六个接点：(b1)、(b2)、（b3）、（b4）、（b5）、（b6）和氧气定量环(b7)、十通阀的十个接点：（c1）、（c2）、（c3）、（c4）、(c5)、(c6)、(c7)、(c8)、(c9)、(c10)、氧化炉(d)、还原炉(e)、开式分流器(f1)、参考气的开式分流器（f2）、色谱柱(G)、六个检漏阀(h1)、(h2)、(h3)、(h4)、(h5)、(h6)、过滤器(i1)和(i2)、自动进样器(J)、电子冷井(k)、气体稳定同位素比质谱仪(MS)，其特征是：六通阀的六个接点(b1)、(b2)、（b3）、（b4）、（b5）、（b6）间有负载load和添加inject两种连通方式进行切换：当六通阀切换到load状态时，氧气O2(a2)通过毛细管和六通阀接点(b2)、（b3）、氧气定量环(b7)、接点（b5）、（b4）、检漏阀(h1)连接，储存在氧气定量环(b7)中；He载气（a1）通过毛细管和六通阀接点(b1)与（b6）由自动进样器(J)进入氧化炉(d)中，并通过过滤器(i1)和十通阀处于inject状态时连通接点（c1）、(c10)，并由检漏阀(h5)放空排出；当六通阀切换到inject状态时，He载气（a1）通过毛细管和六通阀的接点(b1)与 (b2)、氧气定量环(b7)、六通阀接点（b5）与（b6）由自动进样器(J)进入氧化炉(d)中，通过过滤器(i1)和十通阀处于负载load状态时的接点（c1）、（c2）、还原炉(e)、过滤器(i2)、电子冷井(k)、十通阀的接点（c7）、（c8）、色谱柱(G)等依次连接进入质谱仪（MS）；氧气O2(a2) 通过毛细管和六通阀接点(b3)与（b4）、检漏阀(h1)连接；十通阀的十个接点（c1）、（c2）、（c3）、（c4）、(c5)、(c6)、(c7)、(c8)、(c9)、(c10)间有负载load和添加inject两种连通方式进行切换：当十通阀切换到load状态时，十通阀的接点（c1）与（c2）、还原炉（e）、过滤器(i2)、电子冷井(k)、接点 (c7)与 (c8)和色谱柱（G）连接；还原气H2（a3）通过毛细管和十通阀接点（c3）、（c4）与检漏阀(h2)连接排出；He载气（a1）和十通阀接点（c9）、（c10）与检漏阀(h5)连接排出；当十通阀切换到inject状态时，还原气H2（a3）由石英毛细管和十通阀接点（c3）、（c2）、还原炉(e)、过滤器(i2)、电子冷井(k)、接点 (c7)与 (c6)和检漏阀 (h4)依次连接；过滤器(i1)和十通阀接点（c1）、（c10）、检漏阀(h5)连接，六通阀处于load状态：He载气（a1）通过石英毛细管和六通阀的接点(b1)、（b6）、自动进样器(J)、氧化炉(d)、过滤器(i1)和十通阀的接点（c1）、（c10）由检漏阀(h5)排出；He载气（a1）通过毛细管和十通阀的接点（c9）、（c8）、色谱柱（G）、检漏阀(h3)连接；氧化炉（d）内装有石英棉、Cr2O3和AgCO3O4;还原炉（e）内装有石英棉、CuO和Cu；检漏阀(h1)和六通阀接点（b4）连接；检漏阀 (h2) 和十通阀接点（c4）连接；检漏阀（h3）在色谱柱（G）和开式分流器(f1)之间；检漏阀（h4）和十通阀接点 (c6)连接；检漏阀（h5）和十通阀接点(c10)连接；分流阀（h6）位于色谱柱(G)和开式分流器(f1)之间。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙维贞，余海棠，包诗洁，张永亮，王瑜，
申请(专利权)人：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62