[发明专利]一种碳酸盐耦合同位素的制备器及其检测方法

权利要求书

1.一种碳酸盐耦合同位素的检测方法，其中使用碳酸盐耦合同位素制备器制备含¹³C¹⁸O¹⁶O的二氧化碳气体，所述碳酸盐耦合同位素制备器包括样品盘、反应容器和磁流体密封装置，样品盘周边设有多个贯通孔的样品位，样品盘下设与样品盘同等大小的隔板，隔板上有一个与样品位的贯通孔大小相同的圆形通孔，隔板下设有能够与所述圆形通孔联通的管路，该管路下方与反应容器相连，样品盘通过驱动轴的驱动可转动，不进样时，样品位与隔板上的圆形通孔处于错位不连通的状态，此时，样品在隔板的阻挡作用下静置处于样品位中，当需要进样时，样品盘在驱动轴的驱动下转动使得目标样品位与隔板的圆形通孔对齐，从而目标样品位中的样品穿过隔板上的圆形通孔和所述管路进入到反应容器中；设置一腔体，将样品盘和隔板包裹入其中，所述腔体的底部与样品盘驱动轴的上边缘采用磁流体密封技术密封，与管路和反应容器连通构成一个密闭系统，所述样品盘、隔板、管路和反应容器的密闭空腔还跟抽真空设备相连，进样之前，首先对密闭空腔进行抽真空处理；所述反应容器为酸浴反应瓶；

所述检测方法具体包括如下步骤：

预先将待测样品放入样品盘(Z1)的样品位(W)中，并编号，对整个系统和制备器抽真空，操作如下：打开阀V2和阀V3通过低真空泵2对进样与反应单元抽低真空，真空达到1*100Pa后，关闭阀V2，打开阀V1通过高真空泵1抽高真空；与此同时，打开阀V8、阀V10、阀V12、阀V13和阀V15通过低真空泵4对纯化与收集单元抽低真空，同时将第一冷阱(Z4)、色谱柱冷阱(Z6)、第二冷阱(Z7)和冷指(Z8)的温度升至140℃，真空达到1*100Pa后，关闭阀V15，打开阀V14通过高真空泵3抽高真空，当真空达到10-3Pa时，将第一冷阱(Z4)、色谱柱冷阱(Z6)、第二冷阱(Z7)和冷指(Z8)的温度降至25℃，然后关闭阀V8、阀V10、阀V12、阀V13和阀V14，此时，整个系统达到了可以测样的状态；

第二步，样品反应与收集，操作如下：将第一冷阱(Z4)温度降至-196℃，关闭阀V1，打开阀V3和阀V4，转动制备器样品盘(Z1)，将待测样品掉入酸浴反应瓶(Z2)中，在90度下与磷酸发生反应，此时产生的含¹³C¹⁸O¹⁶O的二氧化碳气体被收集到第一冷阱(Z4)，收集时间为30分钟，然后关闭阀V3和阀V4，完成样品收集；

第三步，对含¹³C¹⁸O¹⁶O的二氧化碳气体的纯化，包括去除水分、脱去硫化物和去除烃类有机干扰物，具体操作如下：首先，打开阀V6，调节氦气装置(Z3)的压力，使氦气以2ml/min的流量从单向阀D1流出；然后，依次将第一冷阱(Z4)温度升至-85℃，将S冷阱(Z5)温度升至30℃，将色谱柱冷阱(Z6)温度降至-196℃，此时依次关闭阀V6、打开阀V5、阀V8和阀V9，氦气会带动含¹³C¹⁸O¹⁶O的二氧化碳气体流经第一冷阱(Z4)和S冷阱(Z5)，实现与保留到第一冷阱(Z4)中的痕量水和被S冷阱(Z5)吸收的含硫化合物的分离，最终被收集到色谱柱冷阱(Z6)中，此时氦气流从单向阀D2流出，收集时间持续5分钟后依次关闭阀V9、阀V8和阀V5，打开阀V6；接下来，将色谱柱冷阱(Z6)温度升至-20℃，将第二冷阱(Z7)温度降至-196℃，当温度达到后关闭阀V6，并依次打开阀V7、阀V1和阀V11，氦气带动含¹³C¹⁸O¹⁶O的二氧化碳气体离开色谱柱冷阱(Z6)，实现与有机烃类化合物的分离，然后被收集到第二冷阱(Z7)，此时氦气流从单向阀D3流出，持续收集5分钟后，依次关闭阀V11、阀V10和阀V7，打开阀V6，让氦气流从单向阀D1流出；

第四步，含¹³C¹⁸O¹⁶O的二氧化碳气体纯化后的收集与测定，具体流程如下：首先，打开阀V12和阀V14，将不锈钢管线内的氦气抽掉，时间持续1分钟后，关闭阀V12和阀V14；然后，将第二冷阱(Z7)的温度升至-85℃，将冷指(Z8)的温度降到-196℃，温度达到后，依次打开阀V12和阀V13，含¹³C¹⁸O¹⁶O的二氧化碳气体再次与痕量水分离，被收集到冷指(Z8)中，5分钟后关闭阀V12和阀V13；最后，将冷指(Z8)温度升至30℃，将纯化后的含¹³C¹⁸O¹⁶O的二氧化碳气体转移到同位素质谱仪样品仓中，通过气体同位素质谱仪(5)进行耦合同位素测定；

上述所有阀均为自动控制阀。

2.权利要求1所述的检测方法在古气候研究、考古和矿产资源勘探研究领域的应用。