一种用于微量氮转化N2O的辅助装置的制作方法

本发明涉及环境检测设备技术领域，特别是涉及一种用于微量氮转化n2o的辅助装置。

背景技术：

地球表层是温室气体的源或汇，研究陆地生态系统氮的动态变化和循环特征，成为当今生态学、生物地球化学和环境科学研究的共同热点。氮素在土壤的输入、转化和输出成为当前土壤氮循环和全球气候变化领域研究的前沿和热点。氮素的循环大致可人为划分为3个过程：氮素的输入(主要是生物固氮)；氮素在土壤生态系统中的转化(主要包括分解作用、矿化和硝化作用)；氮素的输出(主要是反硝化和气体挥发)。科学地认识陆地生态系统土壤—植物氮动态变化过程和调控机制，充分了解生态系统中氮的周转方式、时间和速率，对于提高陆地生态系统氮固定能力有着重要意义。

氮稳定同位素比值(δ¹⁵n)分析方法是研究陆地生态系统水体、土壤氮循环最科学有效的方法之一，在生物固氮、有机氮素的矿化程度评估、no3^－/n2o来源探讨等领域得到广泛应用。进行氮稳定同位素比值(δ¹⁵n)分析需要将土壤提取液中的nh4⁺、no3^－和no2^－均转化为n2o，而将土壤提取液中的nh4⁺、no3^－和no2^－均转化为n2o的过程中需要进行试剂注入、抽真空及惰性气体注入等操作，目前这些操作均是由操作人员手工进行，不仅效率低，而且非常容易造成操作误差，导致¹⁵n-n2o的丰度测试结果不准确。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于微量氮转化n2o的辅助装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高提取液中¹⁵n-n2o的丰度测试结果的准确度，并避免因人为操作而造成的误差。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于微量氮转化n2o的辅助装置，包括壳体、转轴、氦气瓶、压缩空气瓶、真空泵和液体试剂瓶；所述转轴竖直，所述转轴的底部位于所述壳体内，所述转轴的顶部固设有与所述转轴同轴的、用于放置样品瓶的样品盘；所述壳体的一侧转动连接有旁轴，所述旁轴的顶部设置有支撑臂，所述支撑臂远离所述旁轴的一端伸向所述样品盘且固设有气缸，所述气缸的活塞上固设有针管，所述气缸位于所述样品瓶上方，所述气缸能够驱动所述针管插入所述样品盘上的样品瓶；所述壳体的侧壁上设置有至少两个通道，所述壳体的外壁上还设置有用于切换所述通道的多通道旋钮，所述氦气瓶、所述多通道旋钮、一个所述通道、三通阀和所述针管依次连通，所述压缩空气瓶、所述液体试剂瓶、所述多通道旋钮、另一个所述通道、所述三通阀和所述针管依次相连通，所述压缩空气瓶还与所述气缸的进针电磁阀连通，所述真空泵、二通阀和所述针管依次连通。

优选地，所述壳体内还设置有驱动电机、齿轮及与所述转轴同轴、固连的定位盘，所述齿轮与所述驱动电机的输出轴固连，所述定位盘的底面上周向均布有能够与所述齿轮啮合的齿牙。

优选地，所述旁轴的底部还固设有导向臂，所述导向臂包括上层片体和下层片体，所述定位盘夹设在所述上层片体和所述下层片体之间；所述上层片体上固设有导向头，所述定位盘的顶面设置有螺旋形的导向槽，所述导向头与所述导向槽滑动配合；所述导向臂上设置有光电感应装置，所述光电感应装置的光电接收管嵌设在所述导向头中，所述光电感应装置的光电发射管设置于所述下层片体对应所述导向头的位置，所述光电感应装置的检测信号通过线路输入所述控制器电路板。

优选地，所述导向槽的起始位置和结束位置分别设置有一个磁钢，所述导向臂上还设置有两个分别检测两个所述磁钢的霍尔开关，所述霍尔开关与所述控制器电路板电连接。

优选地，所述导向槽的中心等距设有与所述样品瓶对应的定位孔，所述样品盘的上盘设置有与所述定位孔对应的插孔。

优选地，所述壳体内部设置有控制器电路板，所述壳体外壁上设置有与所述控制器电路板电连接的显示屏，所述三通阀、所述二通阀、所述驱动电机、所述气缸的退针电磁阀及所述进针电磁阀分别与所述控制器电路板电连接。

优选地，所述氦气瓶与所述多通道旋钮之间的连接管、所述压缩空气瓶与所述液体试剂瓶之间的连接管及所述压缩空气瓶与所述进针电磁阀之间的连接管上均设置有气体压力控制器和气体压力表。

优选地，所述气体压力控制器均与所述控制器电路板电连接，所述气体压力控制器和所述气体压力表均固设于所述壳体外壁上。

本发明用于微量氮转化n2o的辅助装置相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明用于微量氮转化n2o的辅助装置能够实现土壤浸提液(或水中)微量的无机态氮nh4⁺、no3^－和no2^－转化为n2o的化学反应中的自动加液、自动真空置换和自动气体注入过程。生成的n2o气体再通过痕量气体预浓缩装置—同位素质谱(precon-irms)联用测定no2中¹⁵n丰度，实现低样品量下无机氮中稳定氮同位素质谱检测；避免了繁琐的手工操作可能引入的测试误差，且装置的操作方法简单，测定结果准确。本发明用于微量氮转化n2o的辅助装置制作材料便宜，造价低；本发明用于微量氮转化n2o的辅助装置采用不锈钢材料和铝合金材料，外表美观，并且经久耐用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于微量氮转化n2o的辅助装置的结构示意图；

其中，1-气缸、2-样品瓶、3-样品盘、4-三通阀、5-二通阀、6-压缩空气瓶、7-导向臂、8-真空泵、9-进针电磁阀、10-气体压力表、11-液体试剂瓶、12-显示屏、13-控制器电路板、14-气体压力控制器、15-齿轮、16-多通道旋钮、17-定位盘、18-氦气瓶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于微量氮转化n2o的辅助装置，以解决现有技术存在的问题，提高提取液中¹⁵n-n2o的丰度测试结果的准确度，并避免因人为操作而造成的误差。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例用于微量氮转化n2o的辅助装置包括壳体、转轴、氦气瓶18、压缩空气瓶6、真空泵8和液体试剂瓶11；转轴竖直，转轴的底部位于壳体内，转轴的顶部固设有与转轴同轴的、用于放置样品瓶2的样品盘3；壳体的一侧转动连接有旁轴，旁轴的顶部设置有支撑臂，支撑臂远离旁轴的一端伸向样品盘3且固设有气缸1，气缸1的活塞上固设有针管，气缸1位于样品瓶2上方，气缸1能够驱动针管插入样品盘3上的样品瓶2；壳体的侧壁上设置有至少两个通道，壳体的外壁上还设置有用于切换通道的多通道旋钮16，氦气瓶18、多通道旋钮16、一个通道(简称为1号通道)、三通阀4和针管依次连通，压缩空气瓶6、液体试剂瓶11、多通道旋钮16、另一个通道(简称为2号通道)、三通阀4和针管依次相连通，压缩空气瓶6还与气缸1的进针电磁阀9连通，真空泵8、二通阀5和针管依次连通。壳体内还设置有驱动电机、齿轮15及与转轴同轴、固连的定位盘17，齿轮15与驱动电机的输出轴固连，定位盘17的底面上周向均布有能够与齿轮15啮合的齿牙。

旁轴的底部还固设有导向臂7，导向臂7包括上层片体和下层片体，定位盘17夹设在上层片体和下层片体之间；上层片体上固设有导向头，定位盘17的顶面设置有螺旋形的导向槽，导向头与导向槽滑动配合；导向臂7上设置有光电感应装置，光电感应装置的光电接收管嵌设在导向头中，光电感应装置的光电发射管设置于下层片体对应导向头的位置，光电感应装置的检测信号通过线路输入控制器电路板13。导向槽的起始位置和结束位置分别设置有一个磁钢，导向臂7上还设置有两个分别检测两个磁钢的霍尔开关，霍尔开关与控制器电路板13电连接。导向槽的中心等距设有与样品瓶2对应的定位孔，样品盘3的上盘设置有与定位孔对应的插孔。

壳体内部设置有控制器电路板13，壳体外壁上设置有与控制器电路板13电连接的显示屏12，三通阀4、二通阀5、驱动电机、气缸1的退针电磁阀及进针电磁阀9分别与控制器电路板13电连接。氦气瓶18与多通道旋钮16之间的连接管、压缩空气瓶6与液体试剂瓶11之间的连接管及压缩空气瓶6与进针电磁阀9之间的连接管上均设置有气体压力控制器14和气体压力表10。气体压力控制器14均与控制器电路板13电连接，气体压力控制器14和气体压力表10均固设于壳体外壁上。

本实施例用于微量氮转化n2o的辅助装置在工作时由驱动电机上的齿轮15带动定位盘17转动，定位盘17再带动固定在转轴上的样品盘3一起转动，同时，导向臂7上的导向头在导向槽内运动，检测定位孔的位置并带动旁轴一起转动，当导向头运动并检测到相应的导向槽内的定位孔时，驱动电机停止运动，这时导向臂7也带动旁轴上的气缸1和针管转动到样品盘3中对应的样品瓶2的上方，做好进针的准备。而本实施例用于微量氮转化n2o的辅助装置的自动抽真空、自动加液、自动真空置换、自动气体注入的具体工作过程如下：

(1)自动抽真空：针管定位到样品瓶2上方，在显示屏12上选择快速抽真空程序，针管在气缸1的驱动下进针、进入到样品瓶2内部，打开二通阀5，使真空泵8与针头相通，气体样品被真空泵8抽走，抽气时间最优为20秒，然后关闭二通阀5，退针，移动到下一瓶位，准备下一次抽真空。

(2)自动清洗：多通道旋钮16转至i号位，使1号通道与多通道旋钮16相通，在显示屏12上选择自动清洗程序，针管定位到样品瓶2上方，预热真空泵8，进针，打开二通阀5快抽真空，关二通阀5，开三通阀4充高纯氦气，关三通阀4，完成一次充洗；然后再开二通阀5快抽真空，关二通阀5，再开三通阀4充高纯氦气，再关三通阀4；最后打开二通阀5使真空泵8长时间将瓶中气体抽空(20秒左右)。

(3)自动注气：多通道旋钮16转至i号位，使1号通道与多通道旋钮16相通，在显示屏12上选择自动稀释程序，装置将自动完成以下过程：针管定位到瓶上方，打开三通阀4，先释放一段时间气体洗氦气管及阈，再释放约0.5秒气体洗每次稀释时的样气，进针充氦，关三通阀4，退针，定位到下一瓶位准备稀释。

(4)自动加液：将液体管路与进样器相连，将多通道旋钮16转至ii号位，使2号通道与多通道旋钮16相通，在显示屏12上选择自动加液程序，并将清洗时间设为0，装置将自动完成以下过程：针管定位到瓶上方，开三通阀4，进针加液，关三通阀4，退针，定位到下一瓶位准备加液。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。