[发明专利]用于同位素比谱仪的进气口系统

说明书

揭示用于同位素比谱仪1的进气口系统20和用于将分析物气体耦合到同位素比谱仪1的方法。可变容积储集器5位于分析物气体的供应9、11与谱仪1之间。以预定速率可控地调整所述储集器的内部容积，以产生到或来自所述储集器5的分析物气体或混合物的经定义的流。在所述储集器的内部容积增加时，由所述储集器5吸收分析物气体和载气，且接着在所述储集器的内部容积下降时，将所述分析物气体和载气从所述储集器排出到所述谱仪1。开口分流3、8可与所述储集器5一起用以促进分流，且因此稀释所述储集器5内的分析物。提供用于清洁所述进气口系统20的方法，所述方法涉及用载气冲洗所述系统。

技术领域

本发明涉及用于例如同位素比光谱仪(IROS)或同位素比质谱仪(IRMS)等同位素比谱仪的进气口系统。本发明还涉及一种将分析物气体耦合到同位素比谱仪的方法。

背景技术

同位素比分析用以测量气态样品中的同位素的相对丰度(同位素比)，例如氧和碳的稳定同位素组成(¹⁸O/¹⁶O和¹³C/¹²C)为例如沉积为海洋沉积物的碳酸盐矿物中所记录的古环境改变的重要替代指标。

同位素比质谱分析(IRMS)为用于此分析的公认技术。IRMS提供相对较高的处理量(每一样品若干分钟的分析时间)以及高精度的同位素测量结果。然而，以灵活性为代价实现高精度；IRMS仪器接受呈相对有限数目的气体形式的分析物，所述气体必须同位素代表原始样品。IRMS中的挑战之一为确保最小化或防止分馏(即，原始样品分析物与质谱仪之间的同位素的相对数量的转变)。

两个最常见类型的IRMS仪器为连续流和双入口。在双入口IRMS中，从样品获得的净化气体借助于阀系统与已知同位素组成的标准气体迅速交替，以使得数个比较测量结果由两个气体组成。在连续流IRMS中，样品制备紧接在引入到IRMS之前发生，且仅测量由样品产生的净化气体一次。可在样品之前和之后或在一系列样品测量之后测量标准气体。

虽然连续流IRMS仪器可达成较高样品处理量，且比双入口仪器更便于使用，但所产生数据具有较低精度。对用于这些情形的IRMS和进气口系统的一般性审查可在Brenna等人的《质谱分析审查(Mass Spectrometry Reviews)》(1997年、16、第227到258页)找到。

然而，IRMS并非没有缺点。IRMS与可凝结气体或例如水等粘附分子不兼容。如果将气体混合物施加到分析仪，那么存在被离子源内的反应干扰的危险。因此，通常，样品的化学制备是必需的，以将所关注的同位素转移到更易于分析的分子，且分离样品与其它气体分子。但通常，化学转化的所需步骤是费时的，且可危害总的准确性和处理量。此外，在一般意义上，IRMS仪器往往是昂贵的、庞大的、重的、限于实验室，且通常需要熟练的操作者。

同位素比光学(通常为红外)质谱分析(IROS)为用于同位素比分析的最近开发的技术。此处，测量H₂O分子进行的光吸收，且通过光谱学来计算H2O的同位素学。IROS相比于IRMS具有若干益处，例如易用性、成本和势场移植性。IROS还准许直接分析水，其中IRMS需要初始转换，例如转换成H₂或CO₂，或与CO₂平衡，后跟着以气态形式进行分析。

然而，相对于IRMS，IROS通常提供较小的动态范围、较差线性、较大测量池容积和压力，以使得需要更多样品，且分析物池中的压力较高。