EA-IRMS-SCAR 13C 14C同位素测量系统

  •        EA-IRMS-SCAR 13C 14C同位素测量系统是耦合中红外分布反馈量子级联和饱和吸收腔衰荡(SCAR,Saturated-Absorption Cavity Ring-Down)技术的新一代光谱同位素分析系统,同时整合了传统的同位素质谱分析技术,一套系统兼具两种不同同位素测量技术的优势。精密的工业设计使得该系统可以在十分钟至一小时、或数小时内一次性获得有机物和/或无机物的稳定性13C和15N同位素及不同精度的放射性14C同位素,方便快捷且成本低廉。而先进的大气CO2捕获技术,使得该产品的应用前景进一步拓宽,并为定量温室气体排放和化石燃料减排提供强有力的工具。与加速质谱(AMS)可比较的测试结果、更为简单便捷的操作需求和低廉的采购运行成本,EA-IRMS-SCAR标志着放射性14C碳分析检测手段有了重大突破。
           EA-IRMS-SCAR 13C 14C同位素测量系统可以应用于生物燃料成分鉴定、废物转能源过程中的有机/石油比率鉴定、炼油厂操作、石油和天然气、大气化学、医学、土壤碳分析、植物生理学、地球化学、食品化学、考古年代测定、艺术品鉴定和法医科学、核工业、碳捕获和封存等领域。

    技术原理

           质谱串联光谱同位素技术,即同位素质谱(IRMS)技术整合中红外分布反馈量子级联和饱和吸收腔衰荡(SCAR,Saturated-Absorption Cavity Ring-Down) 技术。


    主要特点

    • 耦合QCL的低温、双腔设计,具有参比差分信号比对;
    • 同步测量稳定性13C和15N同位素及放射性14C同位素;
    • 传统同位素质谱技术与现代同位素光谱技术的完美结合;
    • 元素分析仪、质谱分析仪和14C光谱分析仪可组合使用;
    • 体积小巧、操作简单、测量快速、参照精准、结果可靠。


    性能指标

    ECS8070 CN元素分析仪
    技术参数
     可测元素  CN  零空白进样器  电动自动进样器:32,50,100位
     分析时间  CN:8 min  反应炉  双炉系统
     测量范围  C:0~100mg; N:0~80mg  CO2处理  Zeoquantum CO2吸附和解吸附系统
     准确度*  <0.2%(标准品,纯度>99.9%)  H2O处理  带有水汽去除
     精度*  <0.1%(标准品,纯度>99.9%)  是否可待机  具有待机模式
    系统参数
     尺寸  98 x 50 x 37cm  重量  78kg
     供电  230V,50/60Hz  功耗  5A,1100Wh
     气体需求  氦气(99.999%),3-5bar;氧气(99.999%),3-5bar;空气(无油压缩空气)
    分析条件
     载气  氦气  检漏  自动检漏
     反应炉温度  左炉:最大1100℃;右炉:最大1100℃  流量调节  电子流量调节
     氧气需求  根据氧气定量器自动计算  检测器  高灵敏度TCD
     软件  EAS Clarity  校准  线性、二次曲线、三次曲线
     样品大小  0.1-400mg (取决于样品性质)
     300mg(典型食品样品)
     ~1000mg(土壤样品最大进样量到)
     样品类型  固体、液体
     包样  高纯度锡杯或者银杯  可选配件  天平、耗材
    HTG 高温模块(做定年,必选;常规检测,可选)
     温度  1450℃  功能  高温煅烧CaCO3 获得CO2

    ID Micro 同位素质谱仪
    技术参数
     CO2标气13C内部重现性  ±0.10‰(自然丰度,1个SD)
     @在质量为44的离子束和强度20纳安下,重复12次注入CO2标气
     氮气标气15N内部重复性  ±0.15‰(自然丰度,1个SD)
     @在质量为28的离子束和强度20纳安下,重复12次注入氮气标气
     尿素标样13C重现性  ±0.10‰(自然丰度,1个SD)
     @5个含有100ug碳的尿素标样重复测定
     尿素标样15N重现性  ±0.2‰(自然丰度,1个SD)
     @5个含有100ug碳的尿素标样重复测定
     样品分析时间  一个样品为4~5min,取决于元素分析仪或整套系统
     分辨率  质量为29的>75
    系统参数
     离子束检测  CNHS三重法拉第收集器  质量分析器构造  14cmRAD,90度
     质量分析器磁铁  永久高温稳定磁铁  分辨率  中心收集器80
     真空装置  内置真空泵  低功耗  典型功率240W
     尺寸  高47cm,长70cm,宽30cm  重量  45kg
     数据系统  包括仪器诊断程序、准备系统控制、分析数据采集和结果显示   软件  全功能软件包:用于质谱仪控制和同位素比值分析

    SCAR 14CO2 同位素分析仪
    样本需求量  6 ~ 8 mg
    N2O 耐受度  典型5ppb,最大10ppb
    14C测量精度  2 ~ 3 pMC @ 10 min; 1 ~ 2 pMC @ 60 min; 0.3 ~ 1 pMC @ 240 min
    准确度  0.2% ~ 0.5%
    测试范围  0 ~104 pMC
    最低检出限  1 ~ 3 pMC
    尺寸  200cm x 110cm x 160cm
    功耗  120/240V,~3000W

    便携式大气CO2 捕获装置
    技术原理  C-Quantum
    样本获取时间  10~60 min
    样本存储模式  可更换样品管
    供电  充电电池,每次充电可以获取达20个样品
    尺寸  14 x 14 x 40 cm
    重量  3 kg
    生产厂家:意大利 NCT 英国 CSS 意大利 PPQ

    文献资料

    - Delli Santi, M. G., Insero, G., Bartalini, S., Cancio, P., Carcione, F., Galli, I., Giusfredi, G.,Mazzotti, D., Bulgheroni, A., Martinez Ferrig, A. I., Alvarez-Sarandes, R., Aldave de LasHeras, L., Rondinella, V. V., & De Natale, P. (2022). Precise radiocarbon determination in radioactive waste by a laser-based spectroscopic technique. PNAS, under review.

    - Delli Santi, M. G., Bartalini, S., Cancio, P., Galli, I., Giusfredi, G., Haraldsson, C., Mazzotti, D., Pesonen, A., & de Natale, P. (2021). Biogenic Fraction Determination in Fuel Blends by Laser‐Based 14 CO2 Detection. Advanced Photonics Research 2, 2000069. https://doi.org/10.1002/adpr.202000069

    - Galli, I., Bartalini, S., Cancio, P., de Natale, P., Mazzotti, D., Giusfredi, G., Fedi, M. E., & Mandò, P. A. (2013). Optical detection of radiocarbon dioxide: First results and AMS intercomparison. Radiocarbon 55, 213. https://doi.org/10.2458/azu_js_rc.55.16189

    - Galli, I., Bartalini, S., Ballerini, R., Barucci, M., Cancio, P., de Pas, M., Giusfredi, G., Mazzotti, D., Akikusa, N., & de Natale, P. (2016). Spectroscopic detection of radiocarbon dioxide at parts-per-quadrillion sensitivity. Optica 3, 385.

    - Galli, I., Bartalini, S., Borri, S., Cancio, P., Mazzotti, D., de Natale, P., & Giusfredi, G. (2011). Molecular gas sensing below parts per trillion: Radiocarbon-dioxide optical detection. Physical Review Letters 107, 270802. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.107.270802

    - Giusfredi, G., Bartalini, S., Borri, S., Cancio, P., Galli, I., Mazzotti, D., & de Natale, P. (2010). Saturated-absorption cavity ring-down spectroscopy. Physical Review Letters 104, 110801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.110801