[發(fā)明專利]一種用于氣體分離的冷肼裝置及應用

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• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113457199A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 李康平;饒建華;張文;張月;楊思琦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學（武漢）
• 主分類號: B01D8/00
• 分類號: B01D8/00;G01N27/626
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1.一種用于氣體分離的冷肼裝置，其特征在于：包括樣品管(1)、制冷箱(2)、安裝蓋(3)和驅(qū)動裝置(4)；所述制冷箱(2)包括保溫箱(21)、溫控組件(23)和多個制冷杯(22)，所述保溫箱(21)頂部敞口，多個所述制冷杯(22)呈一字排列固定連接在所述保溫箱(21)的底部，所述溫控組件(23)用于控制多個制冷杯(22)內(nèi)部溫度，所述安裝蓋(3)固定間隔設置在所述保溫箱(21)的上方，所述樣品管(1)固定連接在所述安裝蓋(3)下板面上，所述安裝蓋(3)上設有與所述樣品管(1)相連通的出口(31)，所述出口(31)還設有打開或關(guān)閉其的閥體(5)；所述驅(qū)動裝置(4)驅(qū)動所述制冷箱(2)左右、上下運動，以使得所述樣品管(1)置入目標制冷杯(22)中。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于氣體分離的冷肼裝置，其特征在于：所述驅(qū)動裝置(4)包括第一驅(qū)動模組(41)和第二驅(qū)動模組(42)，所述第一驅(qū)動模組(41)包括承載板(411)和第一驅(qū)動組件(412)，所述第一驅(qū)動組件(412)驅(qū)動所述承載板(411)左右滑動；所述第二驅(qū)動模組(42)包括至少一個第二驅(qū)動組件(421)，所述第二驅(qū)動組件(421)固定設置在所述承載板(411)上，所述第二驅(qū)動組件(421)與所述保溫箱(21)傳動連接以驅(qū)動所述保溫箱(21)上下運動。

3.如權(quán)利要求書2所述的一種用于氣體分離的冷肼裝置，其特征在于：所述第一驅(qū)動組件(412)包括第一電機(4121)、第一絲杠(4122)和固定座(4123)，所述第一絲杠(4122)可轉(zhuǎn)動的設置在所述固定座(4123)上，所述第一絲杠(4122)外套設有與其相配合的第一滑塊(4124)，所述承載板(411)固定設置在所述第一滑塊(4124)上，所述第一電機(4121)與所述第一絲杠(4122)傳動連接，以驅(qū)動所述第一絲杠(4122)轉(zhuǎn)動。

4.如權(quán)利要求書3所述的一種用于氣體分離的冷肼裝置，其特征在于：所述第二驅(qū)動組件(421)包括第二電機(4211)和第二絲杠(4212)和支架(4213)；所述支架(4213)固定設置在所述承載板(411)上，所述第二電機(4211)固定設置在所述支架(4213)的頂端，所述第二絲杠(4212)豎直設置在所述保溫箱(21)的一側(cè)，且其上端與所述第二電機(4211)傳動連接，所述第二電機(4211)驅(qū)動所述第二絲杠(4212)轉(zhuǎn)動，所述第二絲杠(4212)外套設有與其相配合的第二滑塊(4214)，所述第二滑塊(4214)固定設置在所述保溫箱(21)側(cè)壁上。

5.如權(quán)利要求書1所述的一種用于氣體分離的冷肼裝置，其特征在于：所述制冷杯(22)的個數(shù)為3個。

6.如權(quán)利要求書1所述的一種用于氣體分離的冷肼裝置，其特征在于：所述溫控組件(23)包括依次設置3個所述制冷杯(22)內(nèi)的液氮、二氧化碳干冰混合物和常溫水。

7.如權(quán)利要求書1所述的一種用于氣體分離的冷肼裝置，其特征在于：所述樣品管(1)為盤管，盤管長度不小于1m。

8.如權(quán)利要求5所述的一種用于氣體分離的冷肼裝置，其特征在于：還包括外箱(6)，所述外箱(6)的頂部敞口，所述安裝蓋(3)設置在所述外箱(6)的敞口處。

9.如權(quán)利要求1所述的一種用于氣體分離的冷肼裝置，其特征在于：所述安裝蓋(3)的下板面上設有5個密封蓋(32)，5個所述密封蓋(32)呈一字排列設置，所述樣品管(1)固定在第三個密封蓋(32)上。

10.一種氣體分離的冷肼裝置的應用，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-9任一項所述的一種用于氣體分離的冷肼裝置，其中，所述閥體(5)為三通閥，進氣管路(11)與閥體(5)的一端口相連通，排氣管路(12)與閥體(5)的一端口相連通，所述進氣管路(11)與激光剝蝕系統(tǒng)連接；所述排氣管路(12)與ICP-MS分析儀連接，所述排氣管路(12)上設有排氣閥；

具體步驟如下：

S1、巖石或礦物質(zhì)樣品經(jīng)激光剝蝕系統(tǒng)處理后，生成的混合氣體CF₄、SiF₄和CO₂，通過進氣管路(11)輸入到樣品管中；

S2、通過驅(qū)動裝置使得制冷箱向上移動，將S1的樣品管(1)置入到一個制冷杯(22)中，安裝蓋(3)蓋住保溫箱后，通過溫控組件(23)使樣品管中的氣體迅速凍結(jié)；

S3、通過驅(qū)動裝置(4)使得制冷箱(2)向下移動，待樣品管完全暴露后，使得制冷箱(2)平移至下一個制冷杯(22)的下方，然后驅(qū)動其向上運動，使得樣品管(1)置入到該制冷杯(22)中；

S4、通過溫控組件(23)使樣品管(1)中凍結(jié)的氣體中的CF₄和SiF₄升華為氣體，并打開排氣閥將氣體被排出；

S5、通過驅(qū)動裝置(4)使得制冷箱(2)向下移動，待樣品管完全暴露后，使得制冷箱(2)平移至下一個制冷杯(22)的下方，然后驅(qū)動其向上運動，使得樣品管(1)置入到該制冷杯(22)中；

S6、通過溫控組件(23)使樣品管(1)中凍結(jié)的CO₂在常溫條件下升華為氣態(tài)氣體；

S7、將S6的樣品管(1)中的高純度CO₂通過排氣管路(12)導入到ICP-MS分析儀中進行氧元素分析檢測。