[發(fā)明專利]一種用于氣體分離的冷肼裝置及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110394750.1
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113457199A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)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(xué)（武漢）
• 主分類號: B01D8/00
• 分類號: B01D8/00;G01N27/626
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種用于氣體分離的冷肼裝置及應(yīng)用。本發(fā)明的裝置包括樣品管、制冷箱、驅(qū)動裝置和安裝蓋；驅(qū)動裝置根據(jù)指令驅(qū)動樣品管在制冷箱中進(jìn)行有序的處理，根據(jù)樣品管中混合氣體沸點的不同，使樣品管中的混合氣體先凍結(jié)成固體然后升華為氣體，進(jìn)而提取出高純度的目標(biāo)氣體。本發(fā)明的用于氣體分離的冷肼裝置應(yīng)用在激光微區(qū)原位氧同位素分析，有效解決了進(jìn)行激光微區(qū)原位氧同位素分析前混合氣體所導(dǎo)致的元素干擾問題，分離提取出高純度的目標(biāo)氣體CO₂，提高了氧同位素分析檢測的精度和準(zhǔn)確度；而且本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、處理高效、成本低廉，便于實際操作運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于氣體分離的冷肼裝置及應(yīng)用。

背景技術(shù)

氧是地殼和地幔巖石以及流體的主要組成部分，氧的同位素被認(rèn)為是研究許多地質(zhì)作用過程的有效手段。常規(guī)氧同位素分析方法主要是針對全巖和單礦物粉末樣，所需樣品量較多，且只能應(yīng)用于少數(shù)幾個礦物。因此，該方法測采用越來越少。近年來發(fā)展起來的激光探針BrF5法和離子探針分析法各有優(yōu)缺點，前者精度高，適用于各種造巖礦物和難熔副礦物，缺點是不能進(jìn)行原位分析；后者的精度稍低，適合于分析具有核邊結(jié)構(gòu)的硞石和橄欖石等礦物的分析。

近年來，將激光剝蝕進(jìn)樣技術(shù)與質(zhì)譜分析技術(shù)相結(jié)合在輕微質(zhì)量元素同位素進(jìn)行原位分析中取得了較大進(jìn)展，因此在理論上是可以用 LA-MC-ICP-MS(激光原位等離子質(zhì)譜)進(jìn)行固體樣品中氧的同位素分析，在巖石中氧常以二氧化硅的形式存在，需把二氧化硅中的氧變?yōu)闅怏w輸送到ICP-MS中進(jìn)行分析。樣品會經(jīng)過激光剝蝕、傳輸和離子化等過程。

巖石樣品經(jīng)過激光剝蝕處理后，會產(chǎn)生CF₄、SiF₄和CO₂的混合氣體，但混合氣體中的CF₄和SiF₄會干擾對CO₂中氧元素的分析，導(dǎo)致無法滿足 ICP-MS的分析需求，為了降低或消除其干擾，因此需要先將CO₂氣體分離出來，然后進(jìn)入ICP-MS分析檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種用于氣體分離的冷肼裝置，通過對巖石樣品經(jīng)激光剝蝕處理后產(chǎn)生的混合氣體分離純化，降低混合氣體中的CF₄和SiF₄對CO₂中氧元素分析干擾，從而提高巖石樣品中氧元素分析檢測的精度和準(zhǔn)確度，達(dá)到改善現(xiàn)有激光微區(qū)原位氧同位素分析測試技術(shù)不足的目的。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種用于氣體分離的冷肼裝置，包括樣品管、制冷箱、安裝蓋和驅(qū)動裝置；所述制冷箱包括保溫箱、溫控組件和多個制冷杯，所述保溫箱頂部敞口，多個所述制冷杯呈一字排列固定連接在所述保溫箱的底部，所述溫控組件用于控制多個制冷杯內(nèi)部溫度，所述安裝蓋固定間隔設(shè)置在所述保溫箱的上方，所述樣品管固定連接在所述安裝蓋下板面上，所述安裝蓋上設(shè)有與所述樣品管相連通的出口，所述出口還設(shè)有打開或關(guān)閉其的閥體；所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述制冷箱左右、上下運動，以使得所述樣品管按照驅(qū)動指令置入目標(biāo)制冷杯中。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動裝置包括第一驅(qū)動模組和第二驅(qū)動模組，所述第一驅(qū)動模組包括承載板和第一驅(qū)動組件，所述第一驅(qū)動組件驅(qū)動所述承載板左右滑動；所述第二驅(qū)動模組包括至少一個第二驅(qū)動組件，所述第二驅(qū)動組件固定設(shè)置在所述承載板上，所述第二驅(qū)動組件與所述保溫箱傳動連接以驅(qū)動所述保溫箱上下運動。

進(jìn)一步的，所述第一驅(qū)動組件包括第一電機、第一絲杠和固定座，所述第一絲杠可轉(zhuǎn)動的設(shè)置在所述固定座上，所述第一絲杠外套設(shè)有與其相配合的第一滑塊，所述承載板固定設(shè)置在所述第一滑塊上，所述第一電機與所述第一絲杠傳動連接，以驅(qū)動所述第一絲杠轉(zhuǎn)動。