CN110174295A - 样品裂解装置及气体收集装置 - Google Patents

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王晓香
效存德
李传金
杜志恒
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Abstract

本发明提供了一种样品裂解装置及气体收集装置，涉及气体采集的的技术领域，该样品裂解装置包括样品分解腔室和抽真空机构，所述样品分解腔室用于放置样品，所述抽真空机构用于对所述样品分解室抽真空，以使样品在真空的作用下发生裂解。本发明提供的样品裂解装置使得样品的裂解不产生热量，不会造成气体的微量溶解化，而影响提取气体的准确性。本发明提供的气体收集装置能够使样品裂解装置中产生的气体进入到气体收集腔室内，实现样品碎片与气体的分离，进入气体收集腔室内的气体，在气体收集腔室内再次进入到气体采样腔室内，实现气体的提取。

Description

样品裂解装置及气体收集装置
技术领域
本发明涉及气体采集的技术领域，尤其是涉及一种样品裂解装置及气体收集装置。
背景技术
目前，人类的活动使自身赖以生存的自然界产生了一系列重大的环境问题，如温室气体增加和全球变暖、臭氧层减薄甚或形成臭氧洞、森林锐减和物种灭绝、土壤肥力下降和土地荒漠化，以及淡水资源短缺等。因此，国际科学界针对这些全球性的环境问题提出了全球变化研究这一重大科学课题，以预测人类生存环境的变化及防范对策。
要提高对全球变化的预测力，必须对过去全球变化有充分的认识和了解，冰芯以其保真性好(低温环境)、分辨率高(可达到年)、记录序列长(可达几十万年)和信息量大，倍受到地球科学家的关注。
冰芯包裹气体储藏着丰富的古气候和环境变化信息，迄今为止，就人类活动对大气温室气体含量及其对气候变化影响的认识主要来自于冰芯包裹气体的提取分析和对大气的直接观测，来获取过去地球变化的良好记录。
从而揭示大气成分的演化历史，提供不同历史时期大气气溶胶、沙漠演化、植被演替、生物活动、大气环流强度、火山活动等信息。
该古气候和环境变化的信息对于研究现代大气的变化提供参考依据。
目前，冰样中气体(例如CO2)提取办法包括用锤子撞机、刨子刨等机械方法，无论哪种方法都会做功，做功就会产生热量，使得冰芯产生部分融化，导致CO2等气体浓度改变，导致极地冰芯气泡中CO2气体等提取不精确的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供样品裂解装置及气体收集装置，以解决现在气体采样方式，易产生热量的技术问题。
本发明提供一种样品裂解装置，应用于内部包裹气体的样品，所述样品裂解装置包括样品分解腔室和抽真空机构，所述样品分解腔室用于放置样品，所述抽真空机构用于对所述样品分解室抽真空，以使样品在真空的作用下发生裂解。
进一步地，所述样品为低温环境下存在的物品，所述样品裂解装置还包括制冷机构，所述制冷机构用于对所述样品分解腔室降温。
进一步地，所述样品裂解装置还包括气体推送装置，所述气体推送机构包括破样板和第一驱动装置，所述第一驱动装置设置在所述样品分解腔室上，所述破样板位于所述样品分解腔室内，且该破样板与所述样品分解腔室的内壁密封滑动连接，所述第一驱动装置用于驱动所述破样板破解所述样品，且所述破样板使所述样品分解腔室内的气体沿所述破样板的运动方向移动。
进一步地，所述样品分解腔室上设置有样品口，所述样品口上设置有用于与样品分解腔室密封的密封门。
进一步地，所述制冷机构包括制冷系统和冷浴腔，所述制冷系统用于降低冷浴腔内冷媒的温度，且所述样品分解腔室位于所述冷浴腔中。
进一步地，所述样品分解腔室设置有夹套，所述制冷机构与所述夹套连接。
进一步地，所述破样板包括安装板和刺破针，所述安装板上设置有多个刺破针，所述刺破针用于破解样品。
本发明还提供一种气体收集装置，包括气体收集腔室和上述所述样品裂解装置，所述气体收集腔室和所述样品分解腔室通过管路连接，且在所述管路上设置有阀门；所述气体收集腔室与所述抽真空机构连接。
进一步地，所述气体收集腔室内设置有推送板，所述推送板的侧壁与所述气体收集腔室内壁密封滑动连接；
在所述气体收集腔室上设置有第二驱动装置，所述第二驱动装置用于驱动所述推送板，所推送板使所述气体收集腔室内的气体沿所述推送板的运动方向移动。
进一步地，还包括气体采集腔室，所述气体采集腔室与所述气体收集腔室连接，且该所述气体采集腔室与所述抽真空机构连接。
本发明提供的样品裂解装使得样品的裂解过程不产生热量，不会造成气体的微量溶解化，而影响提取气体的准确性。
本发明提供的气体收集装置能够使样品裂解装置中产生的气体进入到气体收集腔室内，实现样品碎片与气体的分离，进入气体收集腔室内的气体，在气体收集腔室内再次进入到气体采样腔室内，实现气体的提取。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的样品裂解装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的样品裂解装置的另一种结构示意图；
图3为本发明实施例提供的气体收集装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的气体收集装置的另一种结构示意图。
图标：100-样品分解腔室；200-气体收集腔室；300-气体采集腔室；400-制冷机构；500-破样板；600-第一驱动装置；700-推送板；800-第二驱动装置；900-抽真空机构；110-密封门；120-夹套。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
如图1-图2所示，本发明提供一种样品裂解装置，应用于内部包裹气体的样品，包括样品分解腔室100和抽真空机构900，所述样品分解腔室100用于放置样品，所述抽真空机构900用于对所述样品分解室抽真空，以使样品在真空的作用下发生裂解。
在一些实施例中，样品分解腔室100与抽真空机构900连接，将样品放入到样品分解腔室100内，然后进行抽真空，使样品分解腔室100内的真空度下降，从而使样品分解，将样品内的气体释放，从而实现不释放热量的情况下，使样品内的气体释放。
基于上述实施例基础之上，进一步地，所述样品为低温环境下存在的物品，所述样品裂解装置还包括制冷机构400，所述制冷机构400用于对所述样品分解腔室100降温。
样品可以为冰芯或者其他需要低温保存的样品，制冷机构400能够使样品分解腔室100的温度保持在合适的问题，比如适合冰芯存在的温度-35℃。
在低温环境下，防止冰芯产生大量水蒸气，实现干式提取CO2。
基于上述实施例基础之上，进一步地，还包括气体推送装置，所述气体推送机构包括破样板500和第一驱动装置600，所述第一驱动装置600设置在所述样品分解腔室100上，所述破样板500位于所述样品分解腔室100内，且该破样板500与所述样品分解腔室100的内壁密封滑动连接，所述第一驱动装置600用于驱动所述破样板500破解所述样品，且所述破样板500使所述样品分解腔室100内的气体沿所述破样板500的运动方向移动。
在一些实施例中，第一驱动装置600设置在样品分解腔室100外，并与位于样品分解腔室100内的破样板500连接，第一驱动装置600能够使破样板500在样品分解腔室100内移动。
一般该样品分解腔室100为筒状，第一驱动装置600驱动圆形的破样板500在筒状的样品分解腔室100内移动。
基于上述实施例基础之上，进一步地，所述样品分解腔室100上设置有样品口，所述样品口上设置有用于与样品分解腔室100密封的密封门110。
在一些实施例中，样品分解腔室100设置有一样品口，样品能够从样品口放入到样品分解腔室100内，并用密封门110密封，切断样品分解腔室100与外界的连通。
确保在抽真空机构900再对样品分解腔室100抽真空的时候，不会有空气从样品口进入到样品分解腔室100内。
基于上述实施例基础之上，进一步地，所述制冷机构400包括制冷系统和冷浴腔，所述制冷系统用于降低冷浴腔内冷媒的温度，且所述样品分解腔室100位于所述冷浴腔中。
在一些实施例中，制冷机构400的制冷系统能够使冷浴腔中的冷媒降温，样品分解腔室100位于冷浴腔中，从而降低样品分解腔室100内的温度，使其保持低温。
该制冷机构400可以为采用恒低温乙二醇浴，最低可以达到-60℃，样品分解腔室100可以为真空桶，该真空桶位于乙二醇浴中。
基于上述实施例基础之上，进一步地，所述样品分解腔室100设置有夹套120，所述制冷机构400与所述夹套120连接。
在样品分解腔室100内设置有夹套120，制冷机构400能够使冷媒进入样品分解腔室100的夹套120中，从而使样品分解腔室100处于低温环境，满足样品储存需求。
基于上述实施例基础之上，进一步地，所述破样板500包括安装板和刺破针，所述安装板上设置有多个刺破针，所述刺破针用于破解样品。
为了使样品能够将样品内的气体全部释放，破样板500在第一驱动装置600的作用下，刺破针作用在样品上，使样品分解成小块，小块样品在真空的作用下分解。
该破样板500的刺破针辅助样品分解，使该样品裂解装置能够适合较大的样品分解，打破依靠真空分解样品的尺寸限制，提高该样品裂解装置的实用性。
该破样板500用于将大块样品破解成小块样品，小块样品依靠真空进行分解，产生的热量较小。
如图3-图4所示，本发明还提供一种气体收集装置，包括气体收集腔室200和上述所述样品裂解装置，所述气体收集腔室200与所述样品分解腔室100通过管路连接，且在所述管路上设置有阀门；所述气体收集腔室200与所述抽真空机构900连接。
在一些实施例中，气体收集装置包括样品裂解装置和气体收集腔室200。
抽真空机构900用于样品分解腔室100和气体收集腔室200的抽真空，样品分解腔室100和气体收集腔室200之间均通过管路连接，且在管路上还有阀门，用于管路的开关。
所述气体收集腔室200和所述气体采集腔室300均与所述抽真空机构900连接。
提取的气体进入到气体收集腔室200内，在推送板700的作用下，将气体送入气体采集腔室300内，实现样品中的气体的采集。
在气体采集的过程中，将样品分解腔室100和气体收集腔室200进行抽真空处理，且样品分解腔室100的真空度小于气体收集腔室200的真空度，这样确保样品在样品分解腔室100内不自行分解。
通过第一驱动装置600驱动破样板500刺破样品，且打开气体收集腔室200和样品分解腔室100之间的阀门，使样品分解腔室100的真空度降低，被破样板500分解成小块样品，在真空环境下，自行裂解，从而将样品内的气体释放。
样品释放气体后，再通过第一驱动装置600驱动破样板500，将样品分解腔室100内的气体，挤压到气体收集腔室200内。
关闭气体收集腔室200与样品分解腔室100之间的阀门，将气体收集腔室200与气体采集腔室300之间的阀门打开，通过第二驱动装置800驱动推送板700，使气体收集腔室200内的气体移动到气体采集腔室300内。
第一驱动装置600和第二驱动装置800可以为电动驱动杆或者液压升降杆等。
基于上述实施例基础之上，进一步地，所述气体收集腔室200内设置有推送板700；所述推送板700的侧壁与所述气体收集腔室200内壁密封滑动连接；在所述气体收集腔室200上设置有第二驱动装置800，所述第二驱动装置800用于驱动所述推送板700，所推送板700使所述气体收集腔室200内的气体沿所述推送板700的运动方向移动。
在样品分解腔室100内也设置有出气孔，朝向所述破样板500，破样板500使样品分解后，破样板500使分解出的气体进入到出气孔中，从而将样品分解腔室100的气体和样品碎片分离。
样品分解腔室100内的气体进入出气孔后，通过管路进入到样品分解腔室100内；所述气体收集腔室200内设置有出气孔，所述出气孔朝向所述推送板700，所述推送板700能够使气体收集腔室200内的气体进入所述出气孔；所述出气孔与所述气体采集腔室300连接。
在推送板700的作用下，将气体收集腔室200内的气体推入到气体收集腔室200内的出气孔中，用于气体的收集。
基于上述实施例基础之上，进一步地，还包括气体采集腔室300，所述气体采集腔室300与所述气体收集腔室200连接，且该所述气体采集腔室300与所述抽真空机构900连接。
一般该气体采集腔室300为采样瓶，从而实现将样品内的气体提取，完成采样。
该抽真空机构900可以包括三个真空泵，分别对应样品分解腔室100、气体收集腔室200和气体采集腔室300的抽真空，该抽真空机构900也可以仅有一个真空泵，该真空泵分别对样品分解腔室100、气体收集腔室200和气体采集腔室300抽真空。
本发明提供的样品裂解装置能够使样品在恒低温真空状态下，进行裂解，从而避免在裂解的过程中，产生热量，造成气体的微量溶解，而影响提取气体的准确性。
本发明提供的气体收集装置能够使样品裂解装置中产生的气体进入到气体收集腔室200内，实现样品碎片与气体的分离，进入气体收集腔室200内的气体，在气体收集腔室200内再次进入到气体采样腔室内，实现气体的提取。
在气体提取的过程中，基本不产生热量，避免了样品融化而导致，气体溶度改变，影响气体提取的准确性；且采用气体收集装置具有更方便、快捷、样品量少的优点，避免了冰样裂解中金属碰撞以及金属对气体的吸附，更完全的提取冰芯中的气体。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种样品裂解装置，应用于内部包裹气体的样品，其特征在于，所述样品裂解装置包括样品分解腔室和抽真空机构，所述样品分解腔室用于放置样品，所述抽真空机构用于对所述样品分解腔室抽真空，以使样品在真空的作用下发生裂解。
2.根据权利要求1所述的样品裂解装置，其特征在于，所述样品为低温环境下存在的物品，所述样品裂解装置还包括制冷机构，所述制冷机构用于对所述样品分解腔室降温。
3.根据权利要求1所述的样品裂解装置，其特征在于，所述样品裂解装置还包括气体推送装置，所述气体推送机构包括破样板和第一驱动装置，所述第一驱动装置设置在所述样品分解腔室上，所述破样板位于所述样品分解腔室内，且该破样板与所述样品分解腔室的内壁密封滑动连接，所述第一驱动装置用于驱动所述破样板破解所述样品，且所述破样板使所述样品分解腔室内的气体沿所述破样板的运动方向移动。
4.根据权利要求1所述的样品裂解装置，其特征在于，所述样品分解腔室上设置有样品口，所述样品口上设置有用于与样品分解腔室密封的密封门。
5.根据权利要求2所述的样品裂解装置，其特征在于，所述制冷机构包括制冷系统和冷浴腔，所述制冷系统用于降低冷浴腔内冷媒的温度，且所述样品分解腔室位于所述冷浴腔中。
6.根据权利要求2所述的样品裂解装置，其特征在于，所述样品分解腔室设置有夹套，所述制冷机构与所述夹套连接。
7.根据权利要求3所述的样品裂解装置，所述破样板包括安装板和刺破针，所述安装板上设置有多个刺破针，所述刺破针用于破解样品。
8.一种气体收集装置，其特征在于，包括气体收集腔室和权利要求1-7任一项所述样品裂解装置，所述气体收集腔室和所述样品分解腔室通过管路连接，且在所述管路上设置有阀门；所述气体收集腔室与所述抽真空机构连接。
9.根据权利要求8所述的气体收集装置，其特征在于，所述气体收集腔室内设置有推送板，所述推送板的侧壁与所述气体收集腔室内壁密封滑动连接；
在所述气体收集腔室上设置有第二驱动装置，所述第二驱动装置用于驱动所述推送板，所推送板使所述气体收集腔室内的气体沿所述推送板的运动方向移动。
10.根据权利要求8所述的气体收集装置，其特征在于，还包括气体采集腔室，所述气体采集腔室与所述气体收集腔室连接，且该所述气体采集腔室与所述抽真空机构连接。
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