DE19956632C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Standardgasen für die Bestimmung von Isotopenverhältnissen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Standardgasen für die Bestimmung von IsotopenverhältnissenInfo
- Publication number
- DE19956632C1 DE19956632C1 DE19956632A DE19956632A DE19956632C1 DE 19956632 C1 DE19956632 C1 DE 19956632C1 DE 19956632 A DE19956632 A DE 19956632A DE 19956632 A DE19956632 A DE 19956632A DE 19956632 C1 DE19956632 C1 DE 19956632C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reactor
- sample
- hydrogen
- standard
- standard gases
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002243 precursor Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 title abstract description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 title description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 title 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims abstract description 8
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 16
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 4
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 6
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-NJFSPNSNSA-N oxygen-18 atom Chemical compound [18O] QVGXLLKOCUKJST-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0055—Radionuclides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/004—CO or CO2
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/005—H2
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N2030/022—Column chromatography characterised by the kind of separation mechanism
- G01N2030/025—Gas chromatography
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0006—Calibrating gas analysers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/10—Composition for standardization, calibration, simulation, stabilization, preparation or preservation; processes of use in preparation for chemical testing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/10—Composition for standardization, calibration, simulation, stabilization, preparation or preservation; processes of use in preparation for chemical testing
- Y10T436/100833—Simulative of a gaseous composition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/20—Oxygen containing
- Y10T436/204998—Inorganic carbon compounds
- Y10T436/205831—Carbon monoxide only
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/20—Oxygen containing
- Y10T436/207497—Molecular oxygen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/22—Hydrogen, per se
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/24—Nuclear magnetic resonance, electron spin resonance or other spin effects or mass spectrometry
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
- Y10T436/25875—Gaseous sample or with change of physical state
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Standardgasen (CO und H¶2¶) für die Bestimmung der Isotopenverhältnisse von Sauerstoff und/oder Wasserstoff, insbesondere im On-Line-Betrieb, wobei eine Probe in einem (heißen) Reaktor (11) unter Entstehung von CO und/oder H¶2¶ zersetzt wird und diese Bestandteile einem Massenspektrometer (15) zugeführt werden, und wobei dem Massenspektrometer außerdem die Standardgase zum Vergleich mit den aus der Probe gewonnenen Gasen zugeführt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Standardgasen. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die Standardgase im Reaktor (11) durch Zersetzung gebildet und dem Reaktor hierfür geeignete Vorprodukte zugeführt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Standardgasen CO und/oder H2 für die Bestimmung der
Isotopenverhältnisse von Sauerstoff und/oder Wasserstoff,
insbesondere im On-Line-Betrieb, wobei eine Probe in einem
vorzugsweise heißen Reaktor unter Entstehung von CO und/oder H2
zersetzt wird und diese Bestandteile einem Massenspektrometer
zugeführt werden, und wobei dem Massenspektrometer außerdem die
Standardgase zum Vergleich mit den aus der Probe gewonnenen
Gasen zugeführt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine
Vorrichtung zur Herstellung der Standardgase.
Die Bestimmung der Isotopenzusammensetzung von Wasserstoff D/H
und Sauerstoff 18O/16O in organischen (auch Wasser) oder anorganischen
Proben ist in der Hydrologie, Ökologie, Lebensmittel
chemie, Medizin usw. von großer Bedeutung. Zur Vermeidung manu
eller Fehler und zur akkuraten Messung möglichst vieler Proben
in kürzester Zeit wird das Verfahren im sogenannten On-Line-Be
trieb durchgeführt. Dabei werden die Proben in einem Tiegel
plaziert und von einem sogenannten Autosampler nach einem defi
nierten Zeitprogramm in einen heißen Reaktor (1450°C) einge
bracht. Der Reaktor enthält elementaren Kohlenstoff und wird
von Helium als Trägergas durchflossen. Im Reaktor erfolgt eine
Zersetzung der Probe in ihre Bestandteile, unter anderem in CO
und H2 (sofern die Elemente in der Probe vorhanden waren). Die
Bestandteile werden anschließend in einem Gaschromatographen
voneinander getrennt und nacheinander in einem Massensprektro
meter analysiert. Beschrieben ist ein On-Line-Verfahren durch
Saurer et al. in Analytical Chemistry, Vol. 70, No. 10, 1998,
Seiten 2074 bis 2080.
Die Isotopenzusammensetzung von Wasserstoff und Sauerstoff in
der Probe erfolgt nicht durch Messung absoluter Werte. Vielmehr
wird stets ein Vergleich mit sogenannten Standardgasen (CO, H2)
durchgeführt. Diese Standardgase (eine definierte Menge) müssen
dem Massenspektrometer abwechselnd mit den aus der Probe
gewonnenen Bestandteilen zugeführt werden. Mehrere
aufeinanderfolgende Messungen werden zusammengefasst und für
die Berechnung der Isotopenzusammensetzung in der Probe relativ
zur Isotopenzusammensetzung in den Standardgasen ausgewertet.
Die Zuführung der Standardgase erfolgt vor bzw. nach der
Probenmessung (Bild 1).
Die Standardgase werden in Flaschen unter 200 bar Druck in der
Nähe des Massenspektrometers bereitgestellt. Besondere Vor
sichtsmaßnahmen sind erforderlich, da Kohlenmonoxid extrem gif
tig und Wasserstoff stark explosiv ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw.
eine Vorrichtung zu schaffen, die eine geringere Gefährdung im
Zusammenhang mit der Bereitstellung der Standardgase bedeuten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Standardgase im Reaktor durch Zersetzung gebildet und dem
Reaktor hierfür geeignete Vorprodukte zugeführt werden. Als
Vorprodukte können solche ausgewählt werden, die ungefährlicher
sind als CO und H2 und die im Reaktor in diese Bestandteile
zersetzbar sind.
Vorteilhafterweise werden als Vorprodukte Kohlendioxyd (CO2)
für CO und/oder n-Alkane für H2 verwendet. Kohlendioxyd ist
weder giftig noch explosiv. Unter den n-Alkanen werden
vorzugsweise die mit der geringsten Brennbarkeit oder
Explosivität in Verbindung mit einer guten Handhabbarkeit
ausgewählt, z. B. Propan oder Butan.
Die Vorprodukte werden im Reaktor zu den Standardgasen zer
setzt. Letztere passieren somit spätestens ab dem Reaktor die
selben Leitungswege wie die aus den Proben gewonnenen Bestand
teile. Schwankungen der Messergebnisse werden dadurch verrin
gert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist naturgemäß zur Durchfüh
rung des Verfahrens besonders geeignet und ist gekennzeichnet
durch Mittel zum Zuführen von Vorprodukten für die Standardgase
in den Reaktor. Wie oben ausgeführt, wurden die Standardgase
bislang direkt dem Massenspektrometer zugeführt. Mit der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung ist die Zufuhr von Vorprodukten in den
Reaktor zur Bildung der Standardgase erst möglich.
Vorteilhafterweise weisen die genannten Mittel zum Zuführen von
Vorprodukten für die Standardgase in den Reaktor zumindest fol
gende Bestandteile auf:
ein Leitungssystem,
einen Anschluss für mindestens ein Vorprodukt,
einen Anschluss für eine Trägergaszufuhr,
eine zum Reaktor führende Leitung,
eine Speicherleitung (Loop) und
Schaltmittel zum zeitweisen Zuführen des Vorprodukts in die Speicherleitung und zum ebenso zeitweisen Abführen des Inhalts der Speicherleitung mit Hilfe des Trägergases in den Reaktor.
ein Leitungssystem,
einen Anschluss für mindestens ein Vorprodukt,
einen Anschluss für eine Trägergaszufuhr,
eine zum Reaktor führende Leitung,
eine Speicherleitung (Loop) und
Schaltmittel zum zeitweisen Zuführen des Vorprodukts in die Speicherleitung und zum ebenso zeitweisen Abführen des Inhalts der Speicherleitung mit Hilfe des Trägergases in den Reaktor.
Das Schaltmittel ist vorzugsweise nach dem Prinzip eines soge
nannten Valco-Drehventils mit mindestens sechs Anschlüssen auf
gebaut. Die Anschlüsse sind durch einen gemeinsamen Leitungs
ring miteinander verbunden. Über die Betätigung des Ventils ist
es möglich, in einer ersten Schaltstellung je zwei Anschlüsse
miteinander zu verbinden und in einer zweiten Schaltstellung je
zwei anderen Verbindungspaare herzustellen. Auf diese Weise
kann ein Vorprodukt der Speicherleitung zugeführt werden, wäh
rend das Trägergas in den Reaktor strömt. Nach Umschalten des
Ventils wird das in der Speicherleitung vorhandene Vorprodukt
vom Trägergas in den Reaktor transportiert, während das an das
Ventil angeschlossene Vorprodukt abgeführt wird. Unter Berück
sichtigung der Leitungsvolumina und der Strömungsgeschwindig
keiten von Vorprodukt und Trägergas kann durch intervallartiges
Umschalten des Ventils ein Vorprodukt intervallartig und in ge
eigneter Menge dem Reaktor zugeführt werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
(Fig. 1 Stand der Technik)
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Iso
topenbestimmung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus
Fig. 2 in einer sogenannten Ladeposition,
Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 3 in einer sogenannten
Einschuss-Position.
Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung ist zur Bestimmung der
Isotopen-Zusammensetzung von Sauerstoff aus einer organischen
Probe vorgesehen. Auch Wasser oder anorganische Proben können
Verwendung finden.
Die Proben werden in nicht gezeigten Tiegeln plaziert und in
einen sogenannten Autosampler 10 eingesetzt. Dieser sorgt com
putergesteuert für einen sukzessiven Transport der Tiegel in
einen Reaktor 11 (ohne Anwesenheit von Luft), in dem eine Tem
peratur von etwa 1450°C herrscht.
Im Reaktor ist elementarer Kohlenstoff angeordnet. Außerdem
wird der Reaktor von Helium als Trägergas durchflossen, siehe
Reaktorzuleitung 12 und Austrittsleitung 13.
Die Proben werden im Reaktor durch die hohe Temperatur in ihre
Bestandteile zersetzt. Da kein Luftsauerstoff vorhanden ist,
findet keine Verbrennung im herkömmlichen Sinn statt. Bei der
Zersetzung der organischen Proben entstehen üblicherweise Koh
lenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2). Im vorliegenden Fall wird
zunächst nur das CO weiter betrachtet. Dieses wird durch einen
Gaschromatographen (GC) 14 mit Trennsäule hindurchgeleitet und
dort von den übrigen Bestandteilen getrennt. Die Bestandteile
werden dann nacheinander zur Analyse in ein Massenspektrometer
15 (in Fig. 2 gestrichelt) eingeführt. Die Messungen werden
dabei im sogenannten On-Line-Verfahren ausgeführt. Die
vorhandenen verschiedenen Sauerstoffisotope (16O, 18O) werden
unmittelbar anhand der detektierten CO-Moleküle (12C 16O, 13C
16O, 12C 18O) ermittelt. Im Massenspektrometer sind eine
Ionenquelle, ein Ablenkmagnet, ein Faraday-Auffänger mit Cups
für die zu detektierenden Ionen und ein Verstärker angeordnet.
Die anfallenden Signale werden von einem Computer ausgewertet.
Die Isotopenzusammensetzung des Sauerstoffs in der Probe wird
verglichen mit der Isotopenzusammensetzung eines Standardgases
(CO). Dieses wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in be
sonderer Form zugeführt, nämlich als Vorprodukt eines Standard
gases, im vorliegenden Beispiel als Kohlendioxyd (CO2). Das
Vorprodukt wird aus einer üblichen Druckflasche 16 (10 Liter
mit 60 Bar Druck) über eine Zuleitung 17, ein Spezialventil 18
und die Reaktorzuleitung 12 in den Reaktor 11 eingeleitet. Dort
erfolgt durch die hohe Temperatur eine Zersetzung in 2CO, das
das für die Messung erforderliche Standardgas darstellt. Die
Zufuhr des CO2 in den Reaktor erfolgt in besonderer Weise über
das Ventil 18 und wird nachfolgend näher erläutert.
Das Ventil 18 ist ein sogenanntes Valco-Drehventil und weist
insgesamt sechs Anschlusspunkte 1 bis 6 auf, siehe Fig. 3 und
4. Die Anschlusspunkte folgen ringförmig aufeinander und sind
paarweise miteinander verbindbar, so dass ein in das Ventil
über einen Anschlusspunkt eintretendes Gas über den jeweils
nächstgelegenen Anschlusspunkt wieder austreten kann. Die Be
sonderheit des Ventils besteht darin, dass durch einen kurzen
Umschaltvorgang alternativ eine Verbindung zum jeweils anderen,
benachbarten Anschlusspunkt hergestellt werden kann. So sind
gemäß Fig. 3 der Anschlusspunkt 2 mit dem Anschlusspunkt 3, der
Anschlusspunkt 4 mit dem Anschlusspunkt 5 und der Anschluss
punkt 6 mit dem Anschlusspunkt 1 verbunden. Nach dem Umschalten
des Ventils 18 ergibt sich die Konstellation gemäß Fig. 4,
nämlich mit einer Verbindung zwischen den Anschlusspunkten 2
und 1, 3 und 4 sowie 5 und 6.
Die Anschlusspunkte sind im Uhrzeigersinn durchnumeriert. An
den Anschlusspunkt 2 ist die Zuleitung 17 angeschlossen, an die
Zuleitung 4 die Reaktorzuleitung 12. An den Anschlusspunkt 1
ist eine Überschussleitung 19 (waste line) angeschlossen. Die
Anschlusspunkte 3 und 6 sind über eine Speicherleitung 20
(loop) miteinander verbunden. An den Anschlusspunkt 5 ist
schließlich über eine Trägergasleitung 21 ein Heliumvorrat 22
angeschlossen.
Die Bereitstellung des Standardgases mit Hilfe der beschriebe
nen Vorrichtung erfolgt nun auf folgende Weise:
Die Abbildung in Fig. 3 beschreibt die sogenannte Lade-Position
(Ruhestellung). Dabei fließt CO2 aus der Druckflasche 16 über
ein Manometer 23, Reduzierventile 24 und einen Druckregler 25
sowie die Zuleitung 17 über die Anschlusspunkte 2 und 3 in die
Speicherleitung 20 und von dieser weiter über die Anschluss
punkte 6 und 1 in die Überschussleitung 19 bis ins Freie. Die
Speicherleitung 20 weist ein Volumen von etwa 0,2 ml auf. Der
Druckregler 25 ist so eingestellt, dass etwa 2 bis 3 ml CO2 pro
Minute die genannten Leitungen passieren. Die durchgeschalteten
Leitungen zwischen den Anschlusspunkten sind fett gezeichnet,
die nicht passierbaren Leitungen eher dünn, siehe zwischen den
Punkten 1-2, 3-4, 5-6.
Parallel zum CO2 strömt Helium als Trägergas aus dem Vorrat 22
über das Ventil 18 (Anschlusspunkte 5, 4 und Leitungen 21, 12)
in den Reaktor 11. Das Trägergas sorgt in dieser Phase für ei
nen Transport der im Reaktor durch Zersetzung gebildeten Be
standteile (der Proben aus dem Autosampler) in den Gaschromato
graphen 14 und weiter in das Massenspektrometer 15.
Zur Messung der Isotopenzusammensetzung der Standardgase wird
das Ventil 18 in die Position gemäß Fig. 4 (Einschuss-Position)
umgeschaltet. Es sind dann nur jeweils die Anschlusspunkte 1
und 2, 3 und 4 sowie 5 und 6 miteinander verbunden, Leitungen
jetzt fett dargestellt. Entsprechend strömt das CO2 aus der
Druckflasche 16 direkt in die Überschussleitung 19. Das in der
Speicherleitung 20 vorhandene Volumen an CO2 ist nun an die
Trägergasleitung 21 angeschlossen und wird durch das
ausströmende Helium in die Reaktorzuleitung 12 und damit in den
Reaktor 11 gefördert. Dort wird das CO2 in zwei 2CO zersetzt
und steht am Ausgang des Reaktors als Standardgas für die
Bestimmung der Isotopenzusammensetzung von Sauerstoff zur
Verfügung. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vor
richtung kann somit das bisher als Standardgas bereitgestellte,
hochgiftige CO ersetzt werden durch das Vorprodukt CO2.
Außerdem wird das Standardgas nun an der selben Stelle gebildet
wie das Probengas, so dass die Messergebnisse geringeren
Schwankungen unterliegen als bisher üblich.
Nach etwa 10 sec. wird das Ventil wieder in die Position gemäß
Fig. 3 (Lade-Position) umgeschaltet. Es kann dann die nächste
Probe aus dem Autosampler 10 in den Reaktor 11 eingegeben und
dort zersetzt werden. Der beschriebene Zyklus wird mehrfach
wiederholt, wobei die zeitlichen Abstände in Abhängigkeit von
den vorhandenen Drücken und Volumina zu berechnen oder
versuchsweise zu bestimmen sind.
Zur Bestimmung der Isotopenzusammensetzung von Wasserstoff D/H
wird an das Ventil 18 eine nicht gezeigte Propangasflasche an
geschlossen. Im Reaktor entsteht aus dem Propan (2C3H8) das
Zersetzungsprodukt 6C + 4H2. Die H-Isotopen werden im Massen
spektrometer detektiert.
1
Anschlusspunkt
2
Anschlusspunkt
3
Anschlusspunkt
4
Anschlusspunkt
5
Anschlusspunkt
6
Anschlusspunkt
10
Autosampler
11
Reaktor
12
Reaktor-Zuleitung
13
Austrittsleitung
14
Gaschromatograph
15
Massenspektrometer
16
Druckflasche
17
Zuleitung
18
Ventil
19
Überschussleitung
(waste line)
20
Speicherleitung (loop)
21
Trägergasleitung
22
Heliumvorrat
23
Manometer
24
Reduzierventil
25
Druckregler
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Standardgasen CO und/oder
H2 für die Bestimmung der Isotopenverhältnisse von Sauerstoff
und/oder Wasserstoff, insbesondere im On-Line-Betrieb, wobei
eine Probe in einem vorzugsweise heißen Reaktor unter
Entstehung von CO und/oder H2 zersetzt wird und diese
Bestandteile einem Massenspektrometer (15) zugeführt werden,
und wobei dem Massenspektrometer außerdem die Standardgase zum
Vergleich mit den aus der Probe gewonnenen Gasen zugeführt
werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardgase im
Reaktor (11) durch Zersetzung gebildet und dem Reaktor (11)
hierfür geeignete Vorprodukte zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorprodukte CO2 und/oder n-Alkane sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
als n-Alkane Propan oder Butan verwendet werden.
4. Vorrichtung zur Herstellung von Standardgasen für die
Bestimmung der Isotopenverhältnisse von Sauerstoff und/oder
Wasserstoff, insbesondere im On-Line-Betrieb, wobei eine Probe
in einem vorzugsweise heißen Reaktor (11) unter Entstehung von insbeson
dere CO und/oder H2 zersetzt wird und diese Zersetzungsprodukte
einem Massenspektrometer (15), zuführbar sind, und wobei dem
Massenspektrometer außerdem die Standardgase zum Vergleich mit
den aus der Probe gewonnenen Gasen zuführbar sind,
gekennzeichnet durch Mittel zum Zuführen von Vorprodukten für
die Standardgase in den Reaktor (11).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die genannten Mittel ein Leitungssystem (Leitungen 12, 17, 19,
20, 21), einen Anschluss für mindestens ein Vorprodukt, einen
Anschluss für eine Trägergaszufuhr, eine zum Reaktor führende
Leitung (12), eine Speicherleitung (loop 20) und Schaltmittel
(Ventil 18) zum zeitweisen Zuführen des Vorprodukts in die
Speicherleitung (20) und zum ebenso zeitweisen Abführen des In
halts der Speicherleitung (20) mit Hilfe des Trägergases in den
Reaktor (11) aufweisen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
das Schaltmittel (18) vom Typ her einem sogenannten Valco-Dreh
ventil mit mindestens sechs Anschlüssen entspricht.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19956632A DE19956632C1 (de) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Standardgasen für die Bestimmung von Isotopenverhältnissen |
US09/721,336 US6617164B1 (en) | 1999-11-25 | 2000-11-22 | Method and apparatus for producing standard gases, carbon monoxide, and hydrogen for determining isotope relationships |
GB0028621A GB2358924B (en) | 1999-11-25 | 2000-11-23 | Method and apparatus for producing standard gases for determining isotope relationships |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19956632A DE19956632C1 (de) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Standardgasen für die Bestimmung von Isotopenverhältnissen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19956632C1 true DE19956632C1 (de) | 2001-06-28 |
Family
ID=7930236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19956632A Expired - Lifetime DE19956632C1 (de) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Standardgasen für die Bestimmung von Isotopenverhältnissen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6617164B1 (de) |
DE (1) | DE19956632C1 (de) |
GB (1) | GB2358924B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10260119A1 (de) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Freisetzung von Sauerstoffisotopen aus sauerstoffhaltigen Feststoffen |
US7213443B2 (en) | 2002-04-16 | 2007-05-08 | University Of Bern | Process and apparatus for providing gas for isotopic ratio analysis |
DE10256009B4 (de) * | 2002-04-16 | 2008-05-29 | Universitaet Bern | Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung einer gasförmigen Substanz für die Analyse von chemischen Elementen oder Verbindungen |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102967679B (zh) * | 2012-11-05 | 2014-12-31 | 聚光科技(杭州)股份有限公司 | 便携式仪器的标定装置及标定方法 |
CN103424462A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-04 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 温室气体co2和n2o碳、氮元素富集分析仪 |
US9768004B2 (en) | 2013-11-26 | 2017-09-19 | Waters Technologies Corporation | Systems, devices, and methods for connecting a chromatography system to a mass spectrometer |
GB2523873B (en) * | 2013-11-26 | 2016-04-20 | Waters Technologies Corp | Systems, devices and methods for connecting a chromatography system to a mass spectrometer |
CN105987947B (zh) * | 2016-07-07 | 2019-03-01 | 南京师范大学 | 一种测定n2或co2气体的氮或碳同位素比值的方法 |
CN106018539B (zh) * | 2016-07-07 | 2019-01-25 | 南京师范大学 | 一种测定n2o或no气体氮同位素比值的方法 |
GB2557891B (en) * | 2016-09-02 | 2021-05-12 | Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh | Improved sample preparation apparatus and method for elemental analysis spectrometer |
US11232937B2 (en) * | 2017-03-16 | 2022-01-25 | Isotopx Ltd | Amplifier |
CN107261972B (zh) * | 2017-06-29 | 2020-05-19 | 中国原子能科学研究院 | 一种氚气标准气的配制装置及配制方法 |
KR102180627B1 (ko) * | 2017-12-04 | 2020-11-18 | 주식회사 엘지화학 | 자동화된 시료 열분해 장치 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB116427A (en) | 1917-09-20 | 1918-06-13 | Alec John Gerrard | Wire Stretcher. |
GB1116427A (en) * | 1965-01-21 | 1968-06-06 | Ass Elect Ind | Improvements in or relating to the measurement of the gas content of metals |
GB1178120A (en) * | 1966-04-15 | 1970-01-21 | Noranda Mines Ltd | Apparatus and process for the Deoxidation of a Molten Metal |
US4517461A (en) * | 1982-11-29 | 1985-05-14 | Phillips Petroleum Co | Carbon isotope analysis of hydrocarbons |
DE3721671C1 (en) | 1987-07-01 | 1988-07-14 | Johnson & Co Gmbh A | Method of performance testing and calibration of carbon monoxide (CO) analysers |
US4866270A (en) * | 1987-09-02 | 1989-09-12 | Vg Instruments Group Limited | Method and apparatus for the determination of isotopic composition |
GB8720586D0 (en) * | 1987-09-02 | 1987-10-07 | Vg Instr Group | Apparatus & method |
US5012052A (en) * | 1988-03-22 | 1991-04-30 | Indiana University Foundation | Isotope-ratio-monitoring gas chromatography-mass spectrometry apparatus and method |
GB8921285D0 (en) * | 1989-09-20 | 1989-11-08 | Vg Instr Group | Isotopic composition analyzer |
GB2254696A (en) | 1991-04-09 | 1992-10-14 | Emi Plc Thorn | Gas sensor and calibration device |
GB9418638D0 (en) * | 1994-09-15 | 1994-11-02 | Fisons Plc | Isotopic composition analyser |
FR2734363B1 (fr) * | 1995-05-16 | 1997-08-01 | Pernod Ricard | Methode de mesure de la teneur en 18o et/ou 15n d'une substance chimique, appareillage et dispositif de pyrolyse |
EP1008167A4 (de) * | 1997-03-14 | 2006-08-23 | Univ George Washington | Vorrichtung zum kontinuirlichen kontrollieren des isotopenverhältnisses nachfluorbasiorten chemischen reaktionen. |
-
1999
- 1999-11-25 DE DE19956632A patent/DE19956632C1/de not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-11-22 US US09/721,336 patent/US6617164B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-23 GB GB0028621A patent/GB2358924B/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Analytical Chemistry, Bd. 70, Nr.10, 15.5.1998, S. 2074-2080 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7213443B2 (en) | 2002-04-16 | 2007-05-08 | University Of Bern | Process and apparatus for providing gas for isotopic ratio analysis |
DE10256009B4 (de) * | 2002-04-16 | 2008-05-29 | Universitaet Bern | Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung einer gasförmigen Substanz für die Analyse von chemischen Elementen oder Verbindungen |
DE10260119A1 (de) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Freisetzung von Sauerstoffisotopen aus sauerstoffhaltigen Feststoffen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2358924A (en) | 2001-08-08 |
GB2358924B (en) | 2004-04-14 |
US6617164B1 (en) | 2003-09-09 |
GB0028621D0 (en) | 2001-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19956632C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Standardgasen für die Bestimmung von Isotopenverhältnissen | |
DE68922827T2 (de) | Verfahren zum Herstellen von Gasgemischen geringer Konzentration und Vorrichtung zu ihrer Erzeugung. | |
DE68922469T2 (de) | Verfahren zum Erzeugen eines Standardgasgemisches und Vorrichtung zu dessen Herstellung. | |
DE4115425C1 (de) | ||
DE69106099T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Lieferung von einem Gas an einen sehr empfindlichen Analysator. | |
DE69115787T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Eichgasen | |
EP1707253B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Isotopenverhältnissen leichter Elemente in einem Analyseablauf | |
DE2408378A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum fuellen eines hochdruck-speicherbehaelters mit genau bestimmbaren gasgemischen | |
DE2832296A1 (de) | Probeentnahme- und eichvorrichtung fuer fluidanalysen | |
EP0670490A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Messen eines Gasmediums mit einem chemischen Sensor | |
WO2012025374A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur online-bestimmung des isotopenverhältnisses von chlor, brom oder schwefel in einer organischen probe | |
EP0858593B1 (de) | Stabilisotopen-analysator | |
DE2553756C2 (de) | Verwendung der kontinuierlichen Gichtgasanalyse zur Überwachung und Regelung des Hochofenganges und Vorrichtung hierfür | |
EP1697739B1 (de) | Verfahren und anordnung zur bestimmung von wasserinhaltsstoffen | |
DE1498975C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur quantitativen Gasanalyse | |
DE19746446C2 (de) | Verfahren zur Verdünnung von Proben für ein Chemilumineszenzanalysegerät und zur Anwendung des Verfahrens geeignetes Chemilumineszenzanalysegerät | |
DE69722893T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Liefern eines reinen Gases an eine Vorrichtung, wobei das Gas eine vorbestimmte Menge an mindenstens einer gasförmigen Verunreinigung enthält | |
WO1999015887A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der enthalpie von nassdampf | |
DE2647308B2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration einer Analysensubstanz | |
EP2224238A2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Elementaranalyse | |
WO2009118122A2 (de) | Vorrichtung für die aufbereitung eines gasstroms vor der zufuhr desselben zu einem massenspektrometer | |
DE2831287C2 (de) | Verfahren zur Erzeugung einer definierten Wasserdampfmenge geringer Konzentration und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
AT413081B (de) | Verfahren und vorrichtung zur überführung realer, reaktiver gasgemische in einen stabilen, inerten gaszustand | |
AT525893B1 (de) | Vorrichtung zur kontinuierlichen Herkunftsbestimmung eines aus einem Kraftstoff gewonnenen, durchmischten Prüfgases | |
DE102008013754A1 (de) | Messverfahren und Messanordnung zur Bestimmung des Gehalts eines chemischen Elements oder eines anderen Wasserqualitätsparameters in Frisch- oder Abwasser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THERMO FINNIGAN MAT GMBH, 28197 BREMEN, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THERMO ELECTRON (BREMEN) GMBH, 28197 BREMEN, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THERMO FISHER SCIENTIFIC (BREMEN) GMBH, 28199 , DE |
|
R071 | Expiry of right |