一种氟代芳烃聚合物毛细管气体渗透膜样品池，测量器及测量方法技术

本发明专利技术设计二氧化碳测量领域，特别是一种氟代芳烃聚合物毛细管气体渗透膜样品池，包括：（１）套管，套管左右两侧分别设置有注入口和排放口，还包括；（２）长度大于套管长度的氟代芳烃聚合物毛细管，所述毛细管从套管的左端插入，从套管的右端插出，还包括；（３）与套管注入口相连的第一进样管和与套管排放口相连的第二进样管，还包括；（４）设有三端接头的第一光液耦合器和设有三端接头的第二光液耦合器，还包括；（５）与第一光液耦合器的第二接头连接的第一指示剂管和与第二光液耦合器的第二接头连接的第二指示剂管。与现有技术相比，本发明专利技术传感灵敏度高、动态范围大，将非常适合于研发高精度、快响应、低功耗的ＣＯ２分压现场测量仪器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计二氧化碳测量领域，特别是一种氟代芳烃聚合物毛细管气体渗透膜样 品池，测量器及测量方法。
技术介绍
海洋作为全球气候的调节器，在调控大气C02浓度等方面起着至关重要的作用，海 洋C02分压(pC02)的直接测定对研究海气交换、海洋生物过程、海洋碳循环乃至全球气候变 化具有重要的意义。近二十年来，现场测量海表面C02分压的传感器技术已取得较大的进步，研究表 明，co2分压光纤化学传感器将是高精度、快响应、低功耗、高信价比的co2分压传感器的发 展方向。光纤化学传感器测量pC02基于pH值的光度法测量，设计的关键体现在对pH值敏 感的指示剂的co2渗透膜的设计上。目前研究者们所设计的传感器的缺点主要体现在测 量动态范围有限、精度普遍较低、响应时间较长。其使用的co2气体渗透膜，多是由有机硅 塑料(Silicone)或聚四氟乙烯(PTFE)制成，测量时直接将C02气体渗透膜做成管型，既作 为气体渗透膜，同时又作为光学测量单元。但是由于有机硅塑料(Silicone)和聚四氟乙烯 (PTFE)这两种材料的折射率高于指示剂的折射率，光在管中无法实现全反射，当光源发出 的光通过指示剂后，光强的损失较大。如何设计性能优良的用于大气、海水C02分压测量的气体渗透膜样品池成为仪器 分析领域关注的焦点问题。杜邦公司推出的一种新的材料——氟代芳烃聚合物(Teflon AF2400)为解决这一 问题提供了可能。Teflon AF2400的气体渗透性极佳，而且折射率为1. 29，比水(-1. 33)低， 使用这种材料制成的毛细管，既可作为气体渗透膜，又可以作为长光程的光学测量样品池。但现有技术并为提供基于Teflon AF2400毛细管设计用于大气、海水C02分压测 量的气体渗透膜样品池，现有技术的气体渗透膜样品池，精度不高，响应不快。
技术实现思路
本专利技术的第一个专利技术目的在于提供一种基于Teflon AF2400毛细管的气体渗透膜 样品池，以解决现有技术为能提供基于Teflon AF2400毛细管的气体渗透膜样品池，以及现 有技术的气体渗透膜样品池，精度不高，响应不快的技术问题。为了实现本专利技术的第一个专利技术目的，采用的技术方案为一种氟代芳烃聚合物毛细管气体渗透膜样品池，用于测量样品二氧化碳分压值测 量器的样品池，所述样品池左端与测量器的光源连接，右端与测量器的光谱仪连接，光源信 号从样品池的左端输入，经过样品池对样品进行分析后，把分析信号传送到光谱仪以得到 样品中二氧化碳的分压值，所述样品池包括(1)套管，套管左右两侧分别设置有注入口和排放口，还包括；(2)长度大于套管长度的氟代芳烃聚合物毛细管，所述毛细管从套管的左端插入， 从套管的右端插出，还包括；(3)与套管注入口相连的第一进样管和与套管排放口相连的第二进样管，还包 括；(4)设有三端接头的第一光液耦合器和设有三端接头的第二光液耦合器，第一光 液耦合器的第三接头与套管左端连接，并与氟代芳烃聚合物毛细管的左端相连，第二光液 耦合器的第三接头与套管右端连接，并与氟代芳烃聚合物毛细管的右端相连，第一光液耦 合器的第一接头通过第一光纤与光源连接，第二光液耦合器的第一接头通过第二光纤与光 谱仪连接，还包括；(5)与第一光液耦合器的第二接头连接的第一指示剂管和与第二光液耦合器的第 二接头连接的第二指示剂管。作为一种优选方案所述套管的左右两端设有凹槽，所述样品池还包括设置在套 管左端凹槽内与凹槽相匹配的第一水密部件，和设置在套管右端凹槽内与凹槽相匹配的第 二水密部件，所述毛细管从第一水密部件插入，从第二水密部件插出。作为进一步的优选方案，所述套管的左右两端的凹槽为圆柱形凹槽，所述第一水 密部件和第二水密部件为水密圆柱。作为再进一步的优选方案，所述水密部件通过螺套固定，水密部件与凹槽之间设 有用于轴向水密的密封圈。所述密封圈为0型密封圈。作为再进一步的优选方案，所述毛细管从第一水密部件和第二水密部件各伸出一 定长度，长度范围为25 33厘米。作为另一种优选方案，所述第一光纤通过第一插针插入第一光液耦合器的第一接 头内，所述第二光纤通过第二插针插入第二光液耦合器的第一接头内。作为进一步的优选方案，所述第一插针与第二插针为陶瓷插针，所述第一插针前 端面与毛细管的左端的前端面的距离为20 1000微米，所述第二插针前端面与毛细管的 右端的前端面的距离为20 1000微米。作为更进一步的优选方案所述第一光液耦合器和第二光液耦合器的第一接头与第三接头同轴，第二接头与 第一、第三接头轴向垂直，各接头内均有用于水密密封圈；所述密封圈为0型密封圈；所述第一光纤和第二光纤为石英光纤；所述第一光液耦合器和第二光液耦合器的各接头为中空固定螺丝，第一光液耦合 器与套管左端通过螺纹连接，第二光液耦合器与套管右端通过螺纹连接；所述毛细管的内径满足不等式50iim<毛细管内径< 2000 y m，毛细管的外径满 足不等式^^！！！！！^毛细管外径^ 2600 iim，毛细管的长度满足不等式5cm <毛细管长度 (500cm ；所述套管内径满足不等式3cm <套管内径< 30cm，套管外径满足不等式5cm <套 管外径< 36cm。第一、第二光液耦合器的第一接头与第三接头同轴，第二接头与第一、第三接头轴 向垂直，各接头内均有0型密封圈用于水密。本专利技术的第二个专利技术目的在于提供一种测量样品的二氧化碳分压值的测量器，其样品池采用第一个专利技术目的所述的样品池。为了实现第二个专利技术目的，采用的技术方案如下一种测量样品的二氧化碳分压值的测量器，包括样品池，光源和光谱仪，其样品池 采用第一个专利技术目的所述的样品池，所述样品池左端与光源连接，右端与光谱仪连接，光源 信号从样品池的左端输入，经过样品池对样品进行分析后，把分析信号传送到光谱仪以得 到样品中二氧化碳的分压值。本专利技术的第三个专利技术目的，在于提供一种测量样品的二氧化碳分压值的测量方 法，采用第二个专利技术目的所述的测量器。为了实现第三个专利技术目的，采用的技术方案如下一种测量样品的二氧化碳分压值的测量方法，采用第二个专利技术目的所述的测量样 品的二氧化碳分压值的测量器，其特征在于，所述方法的步骤如下(101)指示剂缓冲溶液由第一指示剂管进入毛细管，由第二指示剂管排出；(102)样品由第一进样管进入套管，由第二进样管排出；(103)套管中样品的二氧化碳通过扩散穿透毛细管壁进入指示剂缓冲溶液，并发 生反应达到平衡；(104)光源发出的光依次经过第一光纤、第一光液耦合器传输到毛细管内，通过达 到步骤(103)反应平衡的指示剂缓冲溶液吸收后，再经由第二光液耦合器，第二光纤将信 号传输到光谱仪，计算出样品的二氧化碳分压值。上述样品包括但不限于大气或海水样品。本专利技术的结构为对称结构，光信号可从第一或第二石英光纤进入，指示剂缓冲溶 液可从第一或第二指示剂管进入，大气、海水样品可从第一或第二进样管进入。与现有技术相比，本专利技术具有如下优势基于高渗透性Teflon材料的 TeflonAF2400毛细管既用作0)2渗透敏感元件也用作吸光度测量池，传感灵敏度高、动态范 围大，辅以先进的控制技术、防污染技术、进样技术，将非常适合于研发锚定平台的、长时间 序列自动观本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟代芳烃聚合物毛细管气体渗透膜样品池，用于测量样品二氧化碳分压值测量器的样品池，所述样品池左端与测量器的光源连接，右端与测量器的光谱仪连接，光源信号从样品池的左端输入，经过样品池对样品进行分析后，把分析信号传送到光谱仪以得到样品中二氧化碳的分压值，其特征在于，所述样品池包括：　　（１）套管，套管左右两侧分别设置有注入口和排放口，还包括；　　（２）长度大于套管长度的氟代芳烃聚合物毛细管，所述毛细管从套管的左端插入，从套管的右端插出，还包括；　　（３）与套管注入口相连的第一进样管和与套管排放口相连的第二进样管，还包括；　　（４）设有三端接头的第一光液耦合器和设有三端接头的第二光液耦合器，第一光液耦合器的第三接头与套管左端连接，并与氟代芳烃聚合物毛细管的左端相连，第二光液耦合器的第三接头与套管右端连接，并与氟代芳烃聚合物毛细管的右端相连，第一光液耦合器的第一接头通过第一光纤与光源连接，第二光液耦合器的第一接头通过第二光纤与光谱仪连接，还包括；　　（５）与第一光液耦合器的第二接头连接的第一指示剂管和与第二光液耦合器的第二接头连接的第二指示剂管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶海彬，孙兆华，王桂芬，曹文熙，杨跃忠，
申请(专利权)人：中国科学院南海海洋研究所，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]