【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于同位素比质谱仪和/或光学光谱仪的多入口装置，以及操作这种多入口装置的方法。
技术介绍
1、同位素比分析被用于测量样本中同位素的相对丰度(同位素比)，该样本可以是固体、液体或气体。其可被用于各种各样的元件。从每个样本中，可以通过已知的过程生成样本流体，优选样本气体。例如，同位素比分析可被用于确定来自co2的13c/12c和/或18o/16o的同位素比，诸如在空气中，用于地质评估。同位素比分析最通常通过质谱(massspectrometry，ms)进行，但也可以通过光学光谱测定进行。
2、对于光学光谱测定，例如，同位素比通常在光谱仪的测量单元中通过测量两条单独的光谱吸收线(典型地在红外区中)来确定，一条线针对每个不同的同位素种类(同位素体)，例如吸收线针对12c16o2并且另一条线针对13c16o2。对于co2的方便的吸收线是在4.3218μm处或4.3218μm附近的线。如果每个同位素有更多的线可用(例如双峰或三重峰)，则可以测量和使用来自多于一个线的信息，例如对于除co2之外的其它气体或在可能感兴趣的其它光谱范围中。光谱吸收线的强度比是每种同位素种类的丰度比的量度(并且因此是同位素比，例如13c/12c)。因此，光谱仪的输出是不同同位素线的比(例如r(13c)＝c(13c)/c(12c))。使用所建立的用于同位素比报告的δ记法(例如δ13c[‰])将结果参照国际标准。
3、同位素比质谱(isotope ratio mass spectrometry，irms)和气体入口系统的一般综述可以
4、在irms中，通常相对于标准(即，已知同位素比的一个或多个参考)来测量样本。优选地，使用参考流体并且特别是参考气体。为了允许这一点，光谱仪可以配备有双入口(di)装置。这里，样本气体(例如co2)从高真空波纹管或可替选地从样本制备设备(诸如由thermo fisher scientific inc.销售的kiel iv carbonate设备)经由细毛细管提供至质谱仪的入口。从高真空波纹管经由第二细毛细管提供与样本相同化学成分的参考气体。在irms的入口处，样本和参考气体都被连接到一个或多个转换阀，从而允许在波纹管或样本制备设备之间快速切换。典型地，转换阀将样本或参考气体连接到质谱仪的离子源，并且同时将相应的其它气体引导到高真空泵(成为废物)。结果，样本和参考气体将总是以相同的速率被消耗-或用于测量，或成为废物。通过将同位素比的标准化值归因于所测量的样本气体的原始同位素比(所谓的″δ″记法)，所管理的参考气体允许标准化。在一些情况下，多于一个样本和/或参考波纹管或制备设备可以被连接到质谱仪，
5、在irms中，来自特定质荷(m/z)比(有时简称为″质量″，假设离子的电荷z为1)的检测到的离子的信号随着离子源中样本的分压而增加。压力和检测到的信号之间的确切关系取决于离子的特定分子类型(例如n2和co2对于相同的压力产生不同的信号强度)。附加地，所测量的同位素比(即，来自相同分子种类但不同同位素组成的信号的比，例如13co2/12co2)随离子源中的分压而改变，并且因此随总强度而改变。应理解，物理上，所研究的离子的同位素比将是相同的，而与样本的分压无关(或独立于样本的分压)。只有检测到的信号改变(irms非线性)。参考气体具有标准化的、与压力无关的同位素比值，并且该信息可被用于标准化目的。然而，由于上述非线性，必须在离子源中的相同分压下测量样本和参考气体。
6、常规di技术在测量之前通过将波纹管压缩调节到共同设定点来对样本波纹管和参考波纹管中的每一者的进行一次压力调节。这样做使得样本和参考气体在离子源中的相同分压下被测量。针对样本的特定质荷比的信号强度可以在参考气体的第一次测量之前立即测量，并且该信号强度可以用于调节参考气体压力，使得对于参考气体达到相同的信号强度并且因此达到相同的源压力。可替选地，可以在所有测量之前将样本和参考信号强度调节到共同的、预定义的设定点，例如调节到10v的信号。样本气体压力和/或参考气体压力可以仅在可以提供足够量的纯参考或样本气体的情况下是可调节的，否则样本气体可能已经在压力调节期间被消耗掉。样本制备设备可以根本不允许调节样本强度，在这种情况下，仅可以调节参考信号强度。一旦已经实现压力调节，就在短的积分时间内进行参考和样本气体的连续测量。每个样本间隔与在样本测量之前和之后取得的两个参考间隔的比较允许校正任何仪器漂移，以及校正由于波纹管的损耗和所导致的信号强度的减小而导致的所测量的同位素比的变化。这两个参考测量被用于计算样本测量时参考的假设同位素比。该技术被称为括号法(bracketing)，假定同位素比随时间线性变化。指示所测量的信号强度随时间降低的损耗曲线对于样本气体和参考气体必须精确地相同。这可以通过调节毛细管卷曲来实现，其针对波纹管或样本制备设备内部的给定压力和体积来调节通过毛细管的气体流速。
7、gb2520543描述了操作具有双入口装置的irms的另一模式。这里，在测量之间重新调节样本和参考气体的压力，以补偿在其测量期间各自遇到的损失。虽然光束强度的这种重新调节减少了非线性在积分间隔的整个序列上的影响并且提供了更好的样本利用，但是非线性仍然存在于单个积分间隔内。
8、长积分双入口(long integration dual inlet，lidi)是di测量的另一种模式，其中样本和参考气体在较长的不间断时段上各测量一次，而不是上述的括号法方法。lidi允许更好的样本利用，特别是当有限的样本体积可用时。
9、使用lidi执行括号法是不可能的。考虑到可用样本的有限体积，在第一次参考气体测量之前进行样本强度的初始测量将是不切实际的并且由于相关联样本的高消耗而潜在地不可能。没有样本强度的初始测量，在相同强度下参考气体的第一次测量是不可能的，这阻止了在lidi内的括号法。因此，lidi仅将每组样本测量(即，一个样本运行)与在进行样本测量之后测量的一组参考测量(一个参考运行)进行比较。只要仪器漂移被充分控制，则校准测量的精度就得到保持。环境温度的改变典型地是对于仪器漂移的最重要原因。这种情况的控制通常只能在仪器的操作地点(例如实验室)的适当环境条件下实现。
10、另一个问题出现在lidi系统中。由于样本气体在测量期间被迅速消耗，样本气体的分压以及因此其信号强度随着样本测量的时间而降低。由于irms的非线性，观察到的同位素比因此也将在测量过程期间改变。这是可接受的，只要针对样本和参考气体在它们各自测量开始时的强度精确地相同并且的同位素比的改变对于样本和参考气体两者是相同的即可；即，信号强度的衰减是相同的。
11、为了匹配样本强度，可以调节参考气体的分压以实现样本的测量强度的匹配。然而，这阻止了在样本之前和在匹配的强度下测量参考气体。为了实现信号强度的相同衰减，通过相应毛细管的样本和参考的气体流动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种操作用于同位素比光谱仪的多入口装置的方法，所述多入口装置具有包含第一气体的第一波纹管和包含第二气体的第二波纹管，并且所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，还包括根据压缩函数压缩所述第一波纹管，直到完成针对所述第一气体的第三同位素比的第三测量为止，其中所述第三测量发生在所述第二测量之后。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一气体和所述第二气体的测量交替进行，使得所述第一气体和所述第二气体各自被测量至少两次。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，连续压缩所述第一波纹管和连续压缩所述第二波纹管的步骤同时发生。
5.根据权利要求4所述的方法，所述多入口装置包括至少一个阀，所述至少一个阀引导所述第一气体和所述第二气体朝向离子源或真空。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述第一测量期间，所述第一气体从所述第一波纹管被引导至所述离子源并且所述第二气体从所述第二波纹管被引导至所述真空，并且其中，在所述第二测量期间，所述第一气体从所述第一波纹管被引导至所述真空并且所述第二气体从所述第二波纹管被引导至所述离子源
7.根据权利要求6所述的方法，还包括对所述第一气体进行至少一次进一步测量，其中，所述第一气体从所述第一波纹管被引导至所述离子源，并且所述第二气体从第二波纹管被引导至所述真空。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，使用步进电机压缩所述第一波纹管和所述第二波纹管。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一气体和/或第二气体分别包括第一气体混合物和第二气体混合物。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述目标压力等于所述第一波纹管的第一填充压力或所述第二波纹管的第二填充压力。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述目标压力独立于所述第一波纹管的第一填充压力和所述第二波纹管的第二填充压力。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一压缩函数和第二压缩函数包括基于光谱仪的起始信号强度的初始压缩。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一压缩函数和所述第二压缩函数是相同的。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，使用相同的第一压缩函数测量所述第一气体的多于一种同位素比。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一压缩函数和所述第二压缩函数是在所述第一波纹管和所述第二波纹管的压缩期间分别通过测量所述第一压力和所述第二压力来确定的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，压力换能器被用于测量所述第一压力和所述第二压力。
17.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一压缩函数和所述第二压缩函数是在所述第一波纹管和所述第二波纹管的压缩期间分别通过测量所述离子源中的压力来确定的。
18.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一压缩函数和所述第二压缩函数是在所述第一波纹管和所述第二波纹管的压缩期间分别通过测量进入所述离子源中的气体流动来确定的。
19.根据任一前述权利要求所述的方法，其中：
20.根据任一前述权利要求所述的方法，所述多入口装置还包括用于至少一种附加气体的至少一个附加波纹管。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个附加波纹管经由至少一个附加入口连接到所述离子源。
22.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述多入口装置还包括被配置为关闭所述第一波纹管的第一波纹管阀和被配置为关闭所述第二波纹管的第二波纹管阀，其中：
23.一种用于操作用于同位素比光谱仪的多入口装置的软件，其中，所述软件被配置为执行根据任一前述权利要求所述的方法。
24.一种用于同位素比质谱仪的多入口装置，所述多入口装置被配置为经由根据权利要求1至22中任一项所述的方法来操作。
25.一种用于同位素比质谱仪的多入口装置，所述多入口装置包括被配置为执行根据权利要求1至22中任一项所述的方法的控制器。
26.一种同位素比质谱仪，所述同位素比质谱仪包括根据权利要求25所述的多入口装置。
27.一种校准用于同位素比光谱仪的多入口装置的第一波纹管的方法，所述第一波纹管包含处于第一压力的第一气体，并且所述方法包括：
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述多个校准初始条件包括多个压缩值。
29.根据权利要求27所述的方法，其中，所述多个校准损耗曲线包括在多个时间点处的多个光束强度。
30.根据权利要求27所述的方法...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种操作用于同位素比光谱仪的多入口装置的方法，所述多入口装置具有包含第一气体的第一波纹管和包含第二气体的第二波纹管，并且所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，还包括根据压缩函数压缩所述第一波纹管，直到完成针对所述第一气体的第三同位素比的第三测量为止，其中所述第三测量发生在所述第二测量之后。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一气体和所述第二气体的测量交替进行，使得所述第一气体和所述第二气体各自被测量至少两次。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，连续压缩所述第一波纹管和连续压缩所述第二波纹管的步骤同时发生。
5.根据权利要求4所述的方法，所述多入口装置包括至少一个阀，所述至少一个阀引导所述第一气体和所述第二气体朝向离子源或真空。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述第一测量期间，所述第一气体从所述第一波纹管被引导至所述离子源并且所述第二气体从所述第二波纹管被引导至所述真空，并且其中，在所述第二测量期间，所述第一气体从所述第一波纹管被引导至所述真空并且所述第二气体从所述第二波纹管被引导至所述离子源。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括对所述第一气体进行至少一次进一步测量，其中，所述第一气体从所述第一波纹管被引导至所述离子源，并且所述第二气体从第二波纹管被引导至所述真空。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，使用步进电机压缩所述第一波纹管和所述第二波纹管。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一气体和/或第二气体分别包括第一气体混合物和第二气体混合物。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述目标压力等于所述第一波纹管的第一填充压力或所述第二波纹管的第二填充压力。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述目标压力独立于所述第一波纹管的第一填充压力和所述第二波纹管的第二填充压力。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一压缩函数和第二压缩函数包括基于光谱仪的起始信号强度的初始压缩。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一压缩函数和所述第二压缩函数是相同的。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，使用相同的第一压缩函数测量所述第一气体的多于一种同位素比。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一压缩函数和所述第二压缩函数是在所述第一波纹管和所述第二波纹管的压缩期间分别通过测量所述第一压力和所述第二压力来确定的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，压力换能器被用于测量所述第一压力和所述第二压力。
17.根据任一前述权...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·拉德克，N·斯托博内，N·阿尔布雷克特，J·施韦特斯，M·库鲁门，I·科尔，
申请(专利权)人：塞莫费雪科学不来梅有限公司，
类型：发明
国别省市：
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