用HVC-HTSH的真空破碎和分步加热释放并冷冻富集样品中不同形式水的方法，再利用TC/EA-MS系统，可以分析得到样品中不同形式的水的含量及其H同位素组成。
[0058]本实用新型的装置可以在真空条件下，去除样品表面吸附的大气水，利用不同的加热温度和时间，矿物中不同形式的水可以分步释放，矿物中所含有的挥发性组份也可以释放出来。利用装置上的四级质谱计，可以在线监测挥发分的组成，同时可以确定出不同形式水的脱水温度条件。矿物在真空加热炉中分步释放的不同形式的水通过气样萃取富集真空系统进行分步收集，并利用He载气通过四通阀门接口设备联线TC/EA-MS分析系统进行不同形式定水的含量及其同位素组成的测定。
[0059]本实用新型的系统与传统分析系统相比具备以下创新性优势:
[0060](I)在国际上首次实现了对矿物中不同形式水(分子水和结构羟基)的含量及其同位素组成的准确分析；
[0061](2)与之前的方法相比，水含量的分析下限降低了一个数量级，达到1ppm;
[0062](3)分析精度大大提高。样品水含量的分析精度为±5% ;样品中水的H同位素组成的分析精度为±3%0。
[0063]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
[0064]利用HVSH-TC/EA-MS分析方法分析了中国东部大别山超高压榴辉岩中名义上无水矿物(NAMs)中的水含量和H同位素组成。
[0065]如图6所示，结果指示，本分析方法得到的国际标准物质H同位素分析结果为-65.4土 0.6%。，与标准推荐值-65.7%。在误差范围内一致。在我们的研究中，我们对石榴石样品04BXL02分别选择了 300、350、400、500和600°C均为4小时的预处理加热流程。经过不同预处理过程的样品的水含量和H同位素组成分析结果见图7。利用傅里叶红外转换光谱(FTIR)看出经过不同预处流程，石榴石样品中分子H2O和结构OH的丢失状况(图8)。经过250°C加热4小时的预处理，石榴石中的分子H2O无法被除去(图8a)。但是如果经过600°C加热6小时的预处理，虽然分子H2O被除去，但同时有部分结构OH的丢失(图Sc)。如图Sb所示，采用350°C加热4小时的预处理流程，可以保证石榴石中的分子H20被除去，而结构OH没有丢失。利用FTIR的分析结果与TC/EA-MS分析的结果是一致的。
[0066]HVSH-TC/EA-MS分析得到的水含量为281 ±13ppm(图7)，这个结果与FTIR分析得到的样品中结构OH含量271 ±58ppm(图8)在误差范围内是一致的。这指示了对石植石样品350°C，4小时加热预处理过程可以去除样品中分子水同时其中结构OH不会丢失。因此，经过3500C，4小时加热预处理的石榴石样品，利用HVSH-TC/EA-MS分析得到的δ?值为-86 土 2%。，这代表了石榴石中结构OH的H同位素组成。
[0067]图7是使用本实用新型的HVSH-TC/EA-MS对经过不同预处理温度的石榴石04BXL02的H同位素组成分析。
[0068]图8是使用本实用新型的系统对石榴石04BXL02经过不同预处理流程的FTIR分析结果。利用分步加热预处理方法得到的结构OH含量与FTIR方法分析的结果是一致的。HVSH-TC/EA-MS联线分析方法不但可以分析NAMs中全水含量及其H同位素组成，而且可以分析其结构OH和分子水的含量以及H同位素组成。
[0069]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，包括高真空分步加热富集分析装置和高温转化元素分析-质谱联线分析装置，其特征在于: 所述高真空分步加热装置包括自动进样器(I)、样品转移系统(2)、高温转化系统(3)、四级质谱计(6)、富集纯化系统(7)和真空系统(8)，其中， 所述自动进样器(I)用于使样品从大气环境自动进入所述高温转化系统(3)中； 所述样品转移系统(2)用于将样品释放出的水和其它挥发份转移到所述富集纯化系统(7)； 所述高温转化系统(3)用于分步控制其内部的温度，以将样品中不同形式的水分步释放； 所述富集纯化系统(7)用于纯化样品释放的水，去除其他挥发份杂质； 所述真空系统(8)用于维持整个高真空分步加热富集分析装置内部的真空环境。2.如权利要求1所述的真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，其特征在于，所述高真空分步加热装置还包括高真空规(4)，其用于所述高真空分步加热富集分析装置内部的真空度。3.如权利要求2所述的真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，其特征在于，所述高真空规(4)通过高真空接口与所述样品转移系统(2)连接。4.如权利要求1所述的真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，其特征在于，所述高真空分步加热装置还包括保温系统(5)，其用于使高真空分步加热富集分析装置各部件的温度维持高温，以确保固体样品释放的水不会吸附在高真空分步加热富集分析装置的部件的管道内壁。5.如权利要求4所述的真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，其特征在于，所述保温系统(5)覆盖整个高真空分步加热富集分析装置的外围。6.如权利要求1所述的真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，其特征在于，所述自动进样器(I)包括样品盘(11)、观察窗(12)和电磁阀(13)，其中， 所述样品盘(11)用于接收样品； 所述观察窗(12)用于实时观察到样品反应状况； 所述电磁阀(13)用于控制自动进样器(I)是否通入清洗气体。7.如权利要求1所述的真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，其特征在于， 所述样品转移系统(2)包括主体部分，主体部分具有一个转移通道，在转移通道的相对两侧设有高真空口(21)和低真空口(22)，该高真空口(21)和低真空口(22)通过真空接口与转移通道连接； 所述样品转移系统(2)还包括隔离阀(23)和样品翻斗(24)，二者设置在转移通道内部； 所述样品翻斗(24)用于在样品进入高温转化系统(3)前先行保存； 所述高真空口(21)和低真空口(22)用于通过他们对在翻斗中样品抽高真空； 所述隔离阀(23)用于控制样品转移系统(2)与高温转化系统(3)连通或隔离。8.如权利要求1所述的真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，其特征在于，所述高温转化系统(3)具有双层炉管结构，即包括内部的反应管(31)和外部的外管(32)，所述反应管(31)和外部的外管(32)上形成有一个入气口(33)和一个出气口(34)，它们分别用于将气体导入和导出反应管(31)。9.如权利要求1所述的真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，其特征在于，所述富集纯化系统(7)包括冷阱(73)，冷阱(73)可控温，由此可以富集样品气体，并在真空条件下纯化样品气体。10.如权利要求9所述的真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，其特征在于，所述富集纯化系统(7)还包括高真空出口(71)、低真空出口(72)、自动进样器接口(74)、质谱分析接口( 75)和真空规接口( 16)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种真空分步加热-元素-同位素富集分析装置，包括高真空分步加热富集分析装置和高温转化元素分析-质谱联线分析装置，所述高真空分步加热装置包括自动进样器、样品转移系统、高温转化系统、四级质谱计、富集纯化系统和真空系统，其中，所述自动进样器用于使样品从大气环境自动进入所述高温转化系统中；所述样品转移系统用于将样品释放出的水和其它挥发份转移到所述富集纯化系统；所述高温转化系统用于分步控制其内部的温度，以将样品中不同形式的水分步释放；所述高温转化系统用于分步控制其内部的温度，以将样品中不同形式的水分步释放；所述富集纯化系统用于纯化样品释放的水，去除其他挥发份杂质。
【IPC分类】G01N1/34, G01N1/40, G01N27/62
【公开号】CN205120657
【申请号】CN201520833832
【发明人】龚冰, 郑永飞, 余海棠
【申请人】中国科学技术大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年10月23日