[实用新型]一种分析硅同位素组成的装置

说明书

本实用新型涉及稳定同位素分析技术领域，具体涉及一种分析硅同位素组成的装置。本实用新型提供的装置包括顺次连通的激光‑氟化反应装置、纯化装置和气体同位素质谱仪，其中，所述激光‑氟化反应装置包括氟化反应器和红外激光器，所述氟化反应器的顶部设置有窗口，在所述氟化反应器的窗口上方设置有所述红外激光器。本实用新型提供的装置结构简单、操作方便，红外激光器能够发射红外激光，通过氟化反应器的窗口进入氟化反应器，使盛放于氟化反应器内的含硅样品和氟化剂进行氟化反应，能够实现微量含硅样品制备SiF₄气体来分析所述含硅样品中的硅同位素组成，且能够有效缩短氟化反应时间，提高分析效率。

技术领域

本实用新型涉及稳定同位素分析技术领域，具体涉及一种分析硅同位素组成的装置。

背景技术

研究小尺度或微区的同位素组成变化已成为地球化学分析技术发展的重要方向之一。目前比较常用的方法是激光探针微区稳定同位素分析方法。这种方法技术难度较小，设备费用低，易于操作，分析精度高，数据可与常规方法比照。

从上个世纪50年代开始，经过半个多世纪的探索，人们已在利用硅同位素研究探索太阳系形成过程，研究地球演化历史，了解岩石圈、生物圈和水圈相互作用，开展资源和环境研究中有关的重大科学问题方面取得一系列重要进展。样品涉及地外样品(陨石和月岩)和地球上三大圈层，包括：岩石圈的岩石、矿物和矿床；生物圈的放射虫、硅藻和海绵骨针；水圈的地表水和孔隙水。

SiF₄法是目前分析氧化硅和硅酸盐样品中硅同位素组成的成熟方法，具体为：称取一定量的含硅样品(如氧化硅或硅酸盐)放入反应器中，通入足量的BrF₅试剂，通过加热炉加热直接氟化含硅样品，得到含SiF₄混合气体(包括SiF₄、O₂、BrF₅以及微量的BrF₃和BrF等)，然后将所述含SiF₄混合气体进行纯化，将所得SiF₄通入气体同位素质谱计进行硅同位素测定。但是该方法样品用量较大，约为5～8mg；且反应时间较长，如石英样品在500℃条件下进行氟化反应的时间约为8～10h，石榴石样品在650℃条件下进行氟化反应的时间同样约为8～10h。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分析硅同位素组成的装置，采用本实用新型提供的装置能够实现微量含硅样品中硅同位素组成的快速、准确分析。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供了一种分析硅同位素组成的装置，包括顺次连通的激光-氟化反应装置、纯化装置和气体同位素质谱仪，其中，所述激光-氟化反应装置包括氟化反应器和红外激光器，所述氟化反应器的顶部设置有窗口，在所述氟化反应器的窗口上方设置有所述红外激光器。

优选地，所述氟化反应器的基体材料为不锈钢，窗口材料为氟化钡晶体，窗口密封垫圈为聚四氟乙烯包覆的氟橡胶“O”型垫圈。

优选地，所述氟化反应器中设置有样品盘，所述样品盘的直径为20mm，材质为纯镍。

优选地，所述样品盘上设置有24个装样孔；所述装样孔的直径为2mm，深度为1mm。

优选地，所述红外激光器为CO₂红外激光器。

优选地，所述红外激光器为MIR10型CO₂红外激光器。

优选地，所述纯化装置包括顺次连通的第一冷阱、第二冷阱、第一锌粒管、第三冷阱、第二锌粒管、第四冷阱和冷指；其中，所述氟化反应器与所述纯化装置的第一冷阱连通，所述气体同位素质谱仪与所述纯化装置的冷指连通。

优选地，所述气体同位素质谱仪为MAT-253气体同位素质谱计。