CN105527142A - 一种放射性碳测年样品制备金属系统 - Google Patents

一种放射性碳测年样品制备金属系统 Download PDF

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王�华
杨会
李文华
应启和
唐伟
蓝高勇
刘纯
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Abstract

本发明涉及一种放射性碳(14C)测年样品制备金属系统，包括第一金属管道、第二金属管道、第三金属管道、若干个金属储气瓶以及多组金属活冷阱，所述第一金属管道的一端开口，所述第一金属管道另外一端封闭；所述第二金属管道的一端连接氧气瓶或锂反应炉，所述第二金属管道的另外一端连接苯合成炉；所述第三金属管道的一端通过两通金属真空阀门Ⅵ连接有磨口，所述第三金属管道的另外一端通过两通金属真空阀门Ⅶ连接有第一真空泵。本发明的有益效果是：通过相应的金属接头、金属真空阀门、将金属管道与一系列测年样品的相关制备部件连接，建立一套不用传统的玻璃焊接，安装方便、拆卸灵活、实用的放射性碳(14C)样品前处理装置。

Description

一种放射性碳测年样品制备金属系统
技术领域
本发明涉及放射性碳测年样品制备技术，具体涉及一种放射性碳测年样品制备金属系统。
背景技术
放射性碳(14C)测年方法是利比(W.F.Libby)于1946年开始创建的，迄今为止广泛应用于国内外的地质、土壤、环境、岩溶、海洋、古气候变化、地下水、古人类、古遗址考古、环境保护、医学诊断及医学的研究。我国五十年代末在夏鼎和刘东生先生的倡导下，建立了我国第一个14C实验室。1975年我国14C实验室成功的建立了合成苯的方法，开始了液体闪烁测年。14C合成苯的的系统为全玻璃真空系统。
目前，常用放射性碳14C合成苯的的系统为全玻璃真空系统，由4～6个5.4升的玻璃储气瓶、15个真空玻璃活塞、10个玻璃冷阱、1个石英玻璃苯反应器焊接组成。10个玻璃冷阱、需要真空油脂涂抹安装在玻璃主管道上，该系统需要专门配备一名技术水平较高的玻璃师傅进行玻璃真空系统安装和平时系统的维护。
国内多家14C实验室建设好后，制备样品的实验过程中容易破碎、损坏、系统运转不起来,因为14C样品前处理装置中的制样系统安装全部是由玻璃焊接，玻璃系统坏了，必须由专门的玻璃师傅焊接后才能使用，这样的问题在全国是一个普遍存在的问题，我国早年培养的一批玻璃师傅几乎全部退休，许多城市目前几乎找不到玻璃师傅，随着玻璃焊接技术的消失，直接影响到放射性碳14C测年技术的发展，将成为放射性碳14C测年技术发展的瓶颈。
发明内容
综上所述，为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种放射性碳测年样品制备金属系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种放射性碳测年样品金属制备系统，包括第一金属管道、第二金属管道、第三金属管道、若干个金属储气瓶以及多组金属活冷阱，其中两个所述金属活冷阱为一组；
所述第一金属管道的一端开口，所述第一金属管道另外一端封闭，所述第一金属管道的开口端通过两通金属真空阀门Ⅰ接集气瓶，所述金属储气瓶分别通过两通金属真空阀门Ⅱ和三通金属接头Ⅰ连接在所述第一金属管道上的不同位置处；
所述第二金属管道的一端通过不同的两通金属真空阀门Ⅲ连接燃烧炉或锂反应炉，所述第二金属管道的另外一端通过两通金属真空阀门Ⅳ连接苯合成炉，在所述第二金属管道上靠近所述燃烧炉的一端设有洗气瓶，所述第二金属管道上对应所述洗气瓶和所述苯合成炉之间的位置连接有多组所述金属活冷阱，相邻两组所述金属活冷阱之间对应的所述第二金属管道上设有两通金属真空阀门Ⅳ，并且所述第一金属管道的封闭端还通过设有两通金属真空阀门Ⅴ的金属管道支路Ⅰ连接所述第二金属管道靠近所述苯合成炉的一端；
所述第三金属管道的一端通过两通金属真空阀门Ⅵ连接有磨口，所述第三金属管道的另外一端通过两通金属真空阀门Ⅶ连接有第一真空泵，所述第三金属管道设有多条通过三通金属接头Ⅱ连接所述第二金属管道的第一金属管道支路Ⅱ，在该第一金属管道支路Ⅱ上还设有两通金属真空阀门Ⅷ，所述第三金属管道还设有通过四通金属接头与所述第二金属管道和所述金属管道支路Ⅰ连接的第二金属管道支路Ⅱ，在该第二金属管道支路Ⅱ也设有另外的所述两通金属真空阀门Ⅷ。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种放射性碳测年样品制备金属系统，通过相应的金属真空阀门、金属接头将金属管道与一系列测年样品的相关制备部件连接，建立一套安装方便、拆卸灵活、实用的放射性碳(14C)样品前处理装置，在系统的安装过程中无需玻璃焊接，解决14C测年技术发展中遇到的瓶颈。同时通过14C样品前处理装置的升级和改造，将大大提高样品的制备效率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下的改进：
进一步，所述金属活冷阱包括金属接口和顶部为平口的玻璃管，所述金属接口安装在所述玻璃管的平口处，并且所述金属接口与所述玻璃管的平口内壁之间设有密封圈。
上述进一步技术方案的有益效果为：上述金属活冷阱代替原来上真空油脂的玻璃金属活冷阱，无油不容易污染样品制备系统。
进一步，所述金属管道支路Ⅰ通过三通金属接头Ⅲ连接有第一压力表，所述第二金属管道通过三通金属接头Ⅳ连接有第二压力表。
上述进一步技术方案的有益效果为：通过观察压力表实时掌握管道内的压力参数。
进一步，所述第三金属管道还通过不同的三通金属接头Ⅴ分别连接有第二真空泵和至少一个真空计，其中连接所述第二真空泵设有另外的所述两通金属真空阀门Ⅶ。
上述进一步技术方案的有益效果为：通过观察真空计实时掌握管道内的真空参数。
进一步，所述真空计有两个。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为金属活冷阱的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、第一金属管道，2、第二金属管道，3、第三金属管道，4、金属储气瓶，5、两通金属真空阀门Ⅰ，6、两通金属真空阀门Ⅱ，7、三通金属接头Ⅰ，8、两通真空阀门Ⅲ，9、燃烧炉，10、锂反应炉，11、两通金属真空阀门Ⅳ，12、苯合成炉，13、洗气瓶，14、金属活冷阱，15、两通金属真空阀门Ⅳ，16、两通金属真空阀门Ⅴ，17、金属管道支路Ⅰ，18、两通金属真空阀门Ⅵ，19、磨口，20、两通金属真空阀门Ⅶ，21、第一真空泵，22、三通金属接头Ⅱ，23、第一金属管道支路Ⅱ，24、两通金属真空阀门Ⅷ，25、四通金属接头，26、第二金属管道支路Ⅱ，27、集气瓶，28、三通金属接头Ⅲ，29、第一压力表，30、三通金属接头Ⅳ，31、第二压力表，32、三通金属接头Ⅴ，33、第二真空泵，34、真空计，35、金属接口，36、玻璃管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种放射性碳测年样品制备金属系统，包括第一金属管道1、第二金属管道2、第三金属管道3、若干个金属储气瓶4以及多组金属活冷阱14，其中两个所述金属活冷阱14为一组。如图2所示，所述金属活冷阱14包括金属接口35和顶部为平口的玻璃管36，所述金属接口35安装在所述玻璃管36的平口处，并且所述金属接口35与所述玻璃管36的平口内壁之间设有密封圈。上述金属活冷阱14代替原来上真空油脂的玻璃金属活冷阱，无油不容易污染样品制备系统。
所述第一金属管道1的一端开口，所述第一金属管道1另外一端封闭，所述第一金属管道1的开口端通过两通金属真空阀门Ⅰ5接集气瓶27，所述金属储气瓶4分别通过两通金属真空阀门Ⅱ6和三通金属接头Ⅰ7连接在所述第一金属管道1上的不同位置处；
所述第二金属管道2的一端通过不同的两通金属真空阀门Ⅲ8连接燃烧炉9和锂反应炉10，所述第二金属管道2的另外一端通过两通金属真空阀门Ⅳ11连接苯合成炉12，在所述第二金属管道2上靠近所述燃烧炉9的一端设有洗气瓶13，所述第二金属管道2上对应所述洗气瓶13和所述苯合成炉12之间的位置连接有多组所述金属活冷阱14，相邻两组所述金属活冷阱14之间对应的所述第二金属管道2上设有两通金属真空阀门Ⅳ15，并且所述第一金属管道1的封闭端还通过设有两通金属接头Ⅴ16的金属管道支路Ⅰ17连接所述第二金属管道2靠近所述苯合成炉12的一端；
所述第三金属管道3的一端通过两通金属真空阀门Ⅵ18连接有磨口19，所述第三金属管道3通过磨口19可以灵活方便的连接另外的锂反应炉和燃烧炉。所述第三金属管道3的另外一端通过两通金属真空阀门Ⅶ20连接有第一真空泵21，所述第三金属管道3设有多条通过三通金属接头Ⅱ22连接所述第二金属管道2的第一金属管道支路Ⅱ23，在该第一金属管道支路Ⅱ23上还设有两通金属真空阀门Ⅷ24，所述第三金属管道3还设有通过四通金属接头25与所述第二金属管道2和所述金属管道支路Ⅰ17连接的第二金属管道支路Ⅱ26，在该第二金属管道支路Ⅱ26也设有另外的所述两通金属接头Ⅷ24。
本发明提供的一种放射性碳测年样品金属制备系统，通过相应的金属真空阀门将金属管道与一系列测年样品的相关制备部件连接，建立一套安装方便、拆卸灵活、实用的放射性碳(14C)样品前处理装置，在系统的安装过程中无需玻璃焊接，解决14C测年技术发展中遇到的瓶颈。同时通过14C样品前处理装置的升级和改造，将大大提高样品的制备效率。具体如下：
燃烧制备CO2时，先将系统通过真空泵抽真空，燃烧炉9中样品产生的CO2进入系统内，并利用金属储气瓶4和金属活冷阱14纯化并贮存CO2与此同时锂反应炉10和苯合成炉12仍可对其它样品进行处理。当燃烧炉13中样品产生的CO2处理完成后，通过开启以及关闭对应的金属真空阀门，将CO2放入锂反应炉10，进行样品制备的下一步。
锂反应炉10完成碳化锂合成后，同样将系统通过真空泵抽真空。碳化锂与水反应生成乙炔进入系统内，并利用金属储气瓶4和金属活冷阱14纯化并贮存乙炔。
水解反应完成后，通过开启以及关闭对应的金属真空阀门，乙炔进入苯合成炉12经催化剂后合成苯。
所述金属管道支路Ⅰ17通过三通金属接头Ⅲ28连接有第一压力表29，所述第二金属管道2通过三通金属接头Ⅳ30连接有第二压力表31。所述第三金属管道3还通过不同的三通金属接头Ⅴ32分别连接有第二真空泵33和真空计34，所述真空计34有两个，其中连接所述第二真空泵33的支路设有另外的所述两通金属真空阀门Ⅶ20。通过观察压力表实时掌握管道内的压力参数，通过观察真空计实时掌握管道内的真空参数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种放射性碳测年样品制备金属系统，其特征在于，包括第一金属管道(1)、第二金属管道(2)、第三金属管道(3)、若干个金属储气瓶(4)以及多组金属活冷阱(14)，其中两个所述金属活冷阱(14)为一组；
所述第一金属管道(1)的一端开口，所述第一金属管道(1)另外一端封闭，所述第一金属管道(1)的开口端通过两通真空阀门Ⅰ(5)接集气瓶(27)，所述金属储气瓶(4)分别通过两通金属真空阀门Ⅱ(6)和三通金属接头Ⅰ(7)连接在所述第一金属管道(1)上的不同位置处；
所述第二金属管道(2)的一端通过不同的两通金属真空阀门Ⅲ(8)分别连接燃烧炉(9)和锂反应炉(10)，所述第二金属管道(2)的另外一端通过两通金属真空阀门Ⅳ(11)连接苯合成炉(12)，在所述第二金属管道(2)上靠近所述燃烧炉(9)和锂反应炉(10)的一端设有洗气瓶(13)，所述第二金属管道(2)上对应所述洗气瓶(13)和所述苯合成炉(12)之间的位置连接有多组所述金属活冷阱(14)，相邻两组所述金属活冷阱(14)之间对应的所述第二金属管道(2)上设有两通金属真空阀门Ⅳ(15)，并且所述第一金属管道(1)的封闭端还通过设有两通金属接头Ⅴ(16)的金属管道支路Ⅰ(17)连接所述第二金属管道(2)靠近所述苯合成炉(12)的一端；
所述第三金属管道(3)的一端通过两通金属接头Ⅵ(18)连接有磨口(19)，所述第三金属管道(3)的另外一端通过两通金属接头Ⅶ(20)连接有第一真空泵(21)，所述第三金属管道(3)设有多条通过三通金属接头Ⅱ(22)连接所述第二金属管道(2)的第一金属管道支路Ⅱ(23)，在该第一金属管道支路Ⅱ(23)上还设有两通金属接头Ⅷ(24)，所述第三金属管道(3)还设有通过四通金属接头(25)与所述第二金属管道(2)和所述金属管道支路Ⅰ(17)连接的第二金属管道支路Ⅱ(26)，在该第二金属管道支路Ⅱ(26)也设有另外的所述两通金属接头Ⅷ(24)。
2.根据权利要求1所述的放射性碳测年样品制备金属系统，其特征在于，所述金属活冷阱(14)包括金属接口(35)和顶部为平口的玻璃管(36)，所述金属接口(35)安装在所述玻璃管(36)的平口处，并且所述金属接口(35)与所述玻璃管(36)的平口内壁之间设有密封圈。
3.根据权利要求1所述的放射性碳测年样品制备金属系统，其特征在于，所述金属管道支路Ⅰ(17)通过三通金属接头Ⅲ(28)连接有第一压力表(29)，所述第二金属管道(2)通过三通金属接头Ⅳ(30)连接有第二压力表(31)。
4.根据权利要求1至3任一所述的放射性碳测年样品制备金属系统，其特征在于，所述第三金属管道(3)还通过不同的三通金属接头Ⅴ(32)分别连接有第二真空泵(33)和至少一个真空计(34)，其中连接所述第二真空泵(33)的支路设有另外的所述两通金属接头Ⅶ(20)。
5.根据权利要求4所述的放射性碳测年样品制备金属系统，其特征在于，所述真空计(34)有两个。
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