一种用于配置标准气体的系统及标准气体的配置方法

本发明涉及标准气体的定量配置，特别是涉及一种用于配置标准气体的系统及标准气体的方法。

背景技术：

1、地外样品3he/4he比值通常大于10-3，地球样品3he/4he通常小于10-5，稀有气体质谱仪均配备的是对气体压力敏感的尼尔型离子源，不同压力下的质量歧视效应差别显著。这使得用传统的空气对样品进行校准时，存在不可控的质量歧视效应，这一现象在氦同位素上尤其显著。因此有必要配制具有不同he同位素特征的标准气体来校正不同的样品。

2、已有的配制标准气体的方法主要是称重法，所需设备为包含配气设备和称重设备。配气设备包括真空泵，真空计，高、低压力表，阀门，气瓶卡具，机箱等。称重设备为高精密天平。由于装载气体的气瓶质量较大，通常高达20kg，而需要充入的目标气体质量则低于克级。

3、为了准确称量质量很大的气瓶中所充填的很少量的气体，除了对天平有很高要求外，还要求保证一定的称量量(对于组分气体质量过于小的，采用多次稀释法配制)。在称量操作中必须采取各种措施以保证称量达到高准确度。此外，通常称重法配置的不是高纯气体，特别对于he同位素，通常采用氮气作为配重气体。这对后续高精度的he同位素的高精度测试是巨大的不确定性。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于配置稀有气体标准气体的系统和方法，特别是将3he和4he两种同位素气体按照既定比例混合。具体为通过气体自由扩散的方式，进行精准的配置。另外通过本技术的高真空配置系统可以精准的实现3he和4he两种气体按照既定的比例混合，并且配制好的气体能够多次分装，使用可长达数十年之久。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

3、本发明提供一种用于配置标准气体的系统，包括通过管路连接的真空泵组、主气体源、副气体源、混合装置和储存装置；

4、所述真空泵组用于保持系统处于真空状态下；

5、所述混合装置包括主输入管路、副输入管路、输出管路和混合器；

6、所述主输入管路的输入端与所述主气体源连通，输出端与混合器连通，且所述主输入管路上间隔设有第一气动阀和第二气动阀；

7、所述副输入管路的输入端与所述副气体源连通，输出端与混合器连通，且所述副输入管路上设间隔设有第一手动阀和第二手动阀；

8、所述输出管路的输入端与所述混合器连通，输出端与所述储存装置连通；

9、所述输出管路上间隔设有第三气动阀和第四气动阀。

10、在一可行的实例中，所述第一气动阀和第二气动阀之间的存储体积为0.05~1ml。可选地，存储体积可以为0.05ml、0.1ml、0.2ml、0.3ml、0.4ml、0.5ml、0.6ml、0.7ml、0.8ml、0.9ml或1ml。

11、在一可行的实例中，所述第一手动阀和第二手动阀之间的存储体积为15~50ml。可选地，存储体积可以为15ml、20ml、25ml、30ml、35ml、40ml、ml、50ml。

12、在一可行的实例中，所述第三气动阀和第四气动阀之间的存储体积为0.05~1ml。可选地，存储体积可以为0.05ml、0.1ml、0.2ml、0.3ml、0.4ml、0.5ml、0.6ml、0.7ml、0.8ml、0.9ml或1ml。

13、在一可行的实例中，所述混合装置包括第一四通、总输入管路、第一真空管路；所述第一四通的四个端口分别与主输入管路的输出端、副输入管路的输出端、总输入管路的输入端和第一真空管路的输入端连通，且总输入管路的输出端与所述混合器连通，第一真空管路的输出端与所述真空泵组连通。

14、在一可行的实例中，所述总输入管路的输出端设有第四手动阀；

15、所述第一真空管路上设有第三手动阀。

16、在一可行的实例中，所述储存装置包括存储管路和存储器；所述存储管路一端与所述输出管路连通，另一端与所述存储器连通；且所述存储管路上间隔设有第五气动阀和第六气动阀。

17、在一可行的实例中，所述储存装置包括第二四通、第一主分支管路和第二主分支管路；

18、所述存储管路包括前存储管路和后存储管路，所述前存储管路的输入端与所述输出管路连通，所述后存储管路与所述存储器连通，且所述后存储管路上间隔设有所述第五气动阀和第六气动阀；

19、所述第二四通的四个端口分别与前存储管路的输出端、后存储管路的输入端、第一主分支管路的输入端和第二主分支管路的输入端连通。

20、在一可行的实例中，所述储存装置还包括多个并联设置且分别与所述第一主分支管路连通的多个第一次分支管路；多个并联设置且分别与所述第二主分支管路连通的多个第二次分支管路；

21、各所述第一次分支管路分别设有间隔设置的第七气动阀和第八气动阀，且各所述第一次分支管路分别连接有第一存储器；

22、各所述第二次分支管路分别设有间隔设置的第九气动阀和第十气动阀，且各所述第二次分支管路分别连接有第二存储器。

23、在一可行的实例中，所述第一主分支管路的输入端设有第六手动阀，所述第二主分支管路的输入端设有第七手动阀。

24、在一可行的实例中，所述储存装置包括第二真空管路，所述第二真空管路与所述前存储管路连通，且所述第二真空管路上设有第五手动阀。

25、在一些可行的实例中，所述管路的材质为316l不锈钢；和/或，所述手动阀的材质为金属；和/或，所述真空泵组可满足系统真空度维持在0.1~6×10-6pa；和/或，所述主气体源为3he气体罐，所述副气体源为4he气体罐。

26、本技术第二方面提供一种标准气体的配置方法，应用第一方面所述的配置标准气体的系统，包括如下步骤：

27、1）真空泵组维持整个系统的真空在10-6pa量级；

28、2）从副气体源中取v1体积的第一气体：打开第一手动阀，平衡1~5min，关闭第一手动阀，v1体积的第一气体存储在第一手动阀和第二手动阀之间；

29、从主气体源中取v2体积的第二气体：打开第一气动阀，平衡1~5min，关闭第一气动阀，v2体积的第二气体存储在第一气动阀和第二气动阀之间；

30、3）混合第一气体和第二气体：阻断真空泵组与系统管路的连通，打开第二气动阀和第二手动阀，平衡5~20min，混合气体进入混合器储存；

31、4）分装v3体积的混合气体：打开第三气动阀，平衡1~5min，关闭第三气动阀，v3体积的混合气体存储在第三气动阀和第四气动阀之间；

32、5）打开第四气动阀，v3体积的混合气体输入储存装置。具体的，打开第四气动阀、第五气动阀、第六气动阀、第七气动阀、第八气动阀、第九气动阀和第十气动阀，平衡5~20min后，关闭上述气动阀，混合气体分别进入存储器、各第一存储器和各第二存储器；

33、在一些可行的实例中，v1=15~50ml，v2=0.05~1ml，v3=0.05~1ml；

34、和/或，所述第二气体为3he气，所述第一气体为4he气。

35、综上，本发明的至少具有如下有益效果：

36、本技术的用于配置稀有气体标准气体的系统和方法，可以将至少两种同位素气体按照既定比例混合。通过气体自由扩散的方式，进行精准的配置。另外通过本技术的高真空配置装置可以精准的实现3he和4he两种气体按照既定的比例混合，并且配制好的气体能够多次分装，使用可长达数十年之久。