【會議動態(tài)】Picarro 液體水同位素分析儀培訓(xùn)會

Picarro水同位素分析儀原理介紹

每種分子都有特定的吸收光譜：

• 分子在共振頻率上對光有吸收

• 光譜的測量是通過改變透過樣品的光頻率并檢測被吸收光的強度來進行

• 通過檢測某種組分的與其它組分不同的吸收特性，該組份的濃度可以被確定下來

• 選擇合適的分子吸收波長，即選擇合適的激光器波長

• 延長光程以最大程度提升信號強度

光腔衰蕩光譜技術(shù)（CRDS）利用氣態(tài)分子獨特的紅外吸收光譜來量化濃度及同位素組成

• 三鏡片小光腔 ~ 體積約 35 毫升：更好的漂移性能，更快的響應(yīng)時間

• 有效長光程 (> 10 公里)：更低的檢測下限

• 基于時間的測量：噪聲更小，精度更高

在特定的氣體背景下，只有兩個參數(shù)會影響吸收峰的譜線形狀：溫度和壓強 (影響所有基于光譜學(xué)的氣體測量技術(shù))

因此，我們嚴(yán)格控制溫度和壓強 

• 光腔溫度穩(wěn)定性 (± 0.005 oC)

• 光腔壓強穩(wěn)定性 (± 0.0002 大氣壓) 

從而實現(xiàn)極高的精度

Picarro 的優(yōu)勢 – L2130-i 是高穩(wěn)定性的儀器，漂移極?。?所需校準(zhǔn)減少

L2130-i: 最受歡迎的三相水同位素分析儀(d18O 和 dD)，不管在實驗室還是在野外

L2140-i: 水中三種氧同位素與 dD 的高精度測量與研究

樣品的制備

  常規(guī)水樣采集與預(yù)處理

  土壤和植物樣品采集

• 將土壤樣品/植物樣品密封在 12ml 的專用樣品瓶里

• 用脫脂棉塞緊樣品瓶，然后擰緊瓶蓋，樣品瓶蓋外需用封口膜封好

• 樣品編號后放置內(nèi)置冰袋的保溫箱或泡沫箱內(nèi)低溫運輸

  校準(zhǔn)與數(shù)據(jù)處理-水同位素分析儀標(biāo)樣 

三種國際水標(biāo)樣：

• VSMOW2 – 維也納標(biāo)準(zhǔn)平均海水

• SLAP2 – 標(biāo)準(zhǔn)南極輕降水

• GISP – 格陵蘭冰蓋降水  

  樣品瓶放置

測樣流程及數(shù)據(jù)處理

1.依次開分析儀主機、汽化室外置真空泵，主機與汽化室開關(guān)（撥至1表示打開）;分析儀主機 Windows 系統(tǒng)自行啟動，汽化室前面的顯示屏亮起，顯示當(dāng)前溫度與設(shè)置溫度，液態(tài)水同位素分析建議設(shè)置 110℃，連用 SDM 建議設(shè)置 140℃。

2. 系統(tǒng)啟動后，測量軟件會自動啟動，開始自檢，自檢完全通過后（即全部打?qū)矗┻M入 GUI 界面，開始預(yù)熱約 0.5 小時。

注意：檢查模式選擇是否正確，需要選擇同載氣一致的測量模式！

3.等待同位素值穩(wěn)定后（該過程約 30 min），打開干燥氣體（N₂ 或者干空氣），調(diào)節(jié)壓強至  2.5-4 psi，水汽濃度低于 300ppm 以下才能開始測試。 

4. 設(shè)置自動進樣器方法及序列

①打開自動進樣器的軟件“Autosampler control” ，在Autosampler UI 窗口中的method項目欄編輯進樣方法；

• 常規(guī)樣品使用樣品本身洗針 1-3 次

• 高鹽樣品使用清洗瓶去離子水進樣后洗針1-3 次

• 樣品量可在測試過程中更改

②根據(jù)樣品在盤中的位置編輯 job queue，選擇方法，并設(shè)置 Start、end 和#Inj 等參數(shù)。

• CTRL+I（切換樣品盤與清洗瓶）

• 測樣前測試10針左右去離子水，用于檢查測量狀態(tài)

• 7-10個樣品測試一輪標(biāo)樣

• 每個樣品測試 6 針

• 設(shè)置完新的樣品序列，重啟該軟件

分析儀日常維護

1.進樣針的使用

   建議：

• 5/10 微升 SGE 進樣針可使用1000針左右（如更換其他品牌進樣針，建議在使用前測試其穩(wěn)定性、壽命和記憶效應(yīng)）

• 每天使用去離子水洗針兩次

• 洗針效果：手動抽拉的時候感覺平滑、無強烈摩擦感（清洗 50 次左右）

• 洗針的時間：每個樣品的前三針測試過程中洗針

• 儀器在一段時間內(nèi)不使用（如幾天），應(yīng)徹底清洗針（僅使用NMP即可）

• 2ml 樣品瓶可以反復(fù)利用，但一定要用去離子水超聲洗凈，徹底烘干后再使用

• 瓶蓋隔膜一次性使用，隔膜選擇雙層 Teflon 膜，穩(wěn)定性和延展性好，不易掉碎屑

• 瓶蓋不要旋的過緊，否則易產(chǎn)生隔膜變形

• 裝入及測量樣品之前，應(yīng)該確保其溫度與室溫一致；避免水汽在密封的微量瓶內(nèi)蒸發(fā)或冷凝后產(chǎn)生正壓或負(fù)壓，從而嚴(yán)重影響進樣量的穩(wěn)定性

• 較長時間放置的樣品，要擰開瓶蓋釋放瓶中壓力

• 隔片大概使用 300 針需要更換， 否則可能引起汽化室漏氣，請注意及時更換

• 測樣過程中可以隨時更換，但是需要點擊協(xié)調(diào)軟件中的 Change Septum

4.汽化器維護

高精度汽化器可測試總鹽度達 20% 的樣品，每 1000 次注射需要清理下汽化儀中的鹽分累積或插入鹽襯管以保護汽化器免受鹽的影響，減少清洗頻率和停機時間。

• 進樣針選擇 10 微升

• 測樣方法中增加每針之間使用去離子水洗針

• 中間穿插測試去離子水

常見問題與解決方案

• H₂O 濃度變化應(yīng)呈幾字形，在 17000-23000 ppm 范圍內(nèi)（推薦 20000ppm）

• 每針樣品之間的 H₂O 濃度應(yīng)低于 300 ppm，無異常雜峰出現(xiàn)

• 水峰平穩(wěn)上升

• OutletValve 值平穩(wěn)下降

• 對于每個水峰，H₂O_SD 應(yīng)<200 ppm="">17O 模式下 H₂O_SD 正常應(yīng)該在 100-200 ppm，非 &delta;¹⁷O 模式需要達到 100 ppm 以內(nèi)，搭配 MCM 模塊，其 H₂O_SD 需要達到 200ppm 左右

• Delta_18_16 和 Delta_D_H 應(yīng)相對平坦，標(biāo)準(zhǔn)偏差分別小于<0.4 permil="">

• 每個樣品后三針同位素 SD：Delta_18_16＜0.2&permil;，Delta_D_H＜0.5&permil;

  現(xiàn)象描述1

水汽濃度逐漸降低，H₂O_SD 可能依舊在推薦范圍內(nèi)

  可能的原因

汽化器漏氣（漏氣位置可能是：注射口隔膜、汽化器同主機進氣口接頭、汽化器電磁閥、MCM高溫裂解管等）

  處理方案

更換汽化室隔膜，加固主機進氣口及MCM高溫裂解管兩端接頭；控制電磁閥開關(guān)檢查汽化器電磁閥是否漏氣；如果確定存在漏氣，請聯(lián)系北京世紀(jì)朝陽科技發(fā)展有限公司工程師更換電磁閥

  現(xiàn)象描述2

協(xié)調(diào)軟件數(shù)據(jù)缺失，或者水汽濃度出現(xiàn)明顯降低，H₂O_SD明顯升高，Outlet Valve值沒有明顯的下降趨勢

  可能的原因

電磁閥控制異常，無法正常關(guān)閉汽化器 1 號電磁閥；需要更換電磁閥或者電源板

  現(xiàn)象描述3

水汽濃度升高趨勢過高，SD 較高（大于 200 ppm）

  可能的原因

1、汽化器漏氣,嘗試加固接頭或更換墊片

2、汽化器溫度控制異常，加熱效果不佳，可以嘗試增加汽化器溫度

3、汽化器污染，需要清洗

  現(xiàn)象描述4

在正常水峰后端出現(xiàn)較高濃度雜峰，峰高比本底水汽濃度高 300ppm 以上

  可能的原因

1. 汽化器真空泵抽力不夠，或者泵管接頭漏氣，又或者泵沒開

2. 汽化器漏氣（電磁閥、注射口隔膜、MCM 燃燒管）

  現(xiàn)象描述1

在確保進樣量設(shè)置無誤及載氣壓力正常的情況下，水峰濃度過低

  可能的原因

1. 進樣針故障

2. 樣品量不足，或者取樣深度不夠

3.進樣針注射深度不夠

  處理方案

1.更換或者清洗進樣針

2.在樣品瓶中增加內(nèi)襯管，或者通過Autosampler Training 程序校準(zhǔn)取樣深度

3.在 Autosampler Controller 程序的方法設(shè)置中確認(rèn)注樣深度 40

  現(xiàn)象描述2

水峰濃度過高

  可能的原因

載氣不足，或載氣壓力不穩(wěn)定，出氣壓力降低；關(guān)注載氣壓力、減壓閥是否打開、本底值是否低于300ppm

  現(xiàn)象描述3

測試結(jié)果水汽濃度波動較大，每針的水汽濃度偏差一般在幾十ppm，如果其偏差在幾百至幾千ppm，濃度依賴性會導(dǎo)致明顯的同位素偏差

  可能的原因及處理方案

1.進樣針堵塞或推桿磨損嚴(yán)重：需要嘗試更換進樣針，或清洗進樣針

2.樣品處理問題：樣品需要經(jīng)過 0.22 微米濾膜，樣品不可裝太滿，預(yù)留一個綠豆粒大小的氣泡

3.載氣不穩(wěn)定：選擇小量程雙級減壓閥，出氣端量程 0.1 Mpa

  現(xiàn)象描述

協(xié)調(diào)軟件測試結(jié)果中缺少數(shù)據(jù)列

  可能的原因

1.水汽濃度過高、過低（低于 6500, 高于 30000）：檢查原始數(shù)據(jù)查看水峰濃度值，如果是水汽濃度超標(biāo)導(dǎo)致，則遵照上文內(nèi)容，調(diào)整水汽濃度在要求范圍內(nèi)

2.進樣器控制異常：若是進樣器無進樣動作，嘗試插拔自動進樣器通訊線

3.協(xié)調(diào)軟件模式選擇錯誤：確認(rèn)協(xié)調(diào)軟件無誤，尤其是 &delta;¹⁷O 測量模式

下一個樣品對前一個樣品同位素組成的依賴性，注射一定次數(shù)后，同位素組成將穩(wěn)定下來?？珊雎郧皫状蔚淖⑸?，對剩下的幾次注射取平均；用數(shù)學(xué)的方法處理和校正記憶效應(yīng)。

  處理方法

1.清洗氣化室：檢查汽化室注射口是否有明顯的鹽漬

2.更換主機靠近采樣口的過濾器

3.提高汽化器溫度

4.增加每個樣品測樣針數(shù)

5.將同位素值較為接近的樣品放置到臨近位置測試

6.使用鹽襯管（C0354）

  現(xiàn)象描述

實測結(jié)果同理論結(jié)果偏差較大

  處理方法

1.采用 MCM 有機物熱解模塊去除有機物干擾；

2.利用 ChemCorrect 軟件根據(jù)與清潔標(biāo)準(zhǔn)水樣的比較來識別和標(biāo)記樣品，分析基線特征的變化來判斷醇類或甲烷的存在

其它軟/硬件問題處理

  現(xiàn)象描述1

主機無法進入操作系統(tǒng)界面，顯示界面一直重復(fù)提示：Reboot and Select proper Boot device or Insert Boot Media in selected Boot device and press a key

  解決方案

方法1：拔掉跟主機連接的無線網(wǎng)卡或者其它U盤后重啟儀器

方法2：關(guān)機斷電，打開機箱重新插拔硬盤電源線和數(shù)據(jù)線

方法3：按DEL鍵進入 CMOS 中 BOOT 選項卡，將硬盤設(shè)置為第一啟動項，按F10鍵保存，按Y鍵確定退出重啟

方法4：如果檢測到硬盤但仍無法啟動，則使用系統(tǒng)U盤或光盤啟動電腦后，運行 DISKGENIUS 對硬盤進行檢測，并重建主引導(dǎo)記錄 MBR

  現(xiàn)象描述二

主機前置指示燈亮起，主機風(fēng)扇也運轉(zhuǎn)起來，但是顯示器現(xiàn)實沒有信號輸入

  現(xiàn)象描述三

開機以后，主機頻繁重啟，無法進入系統(tǒng)

  解決方案

1.打開儀器后蓋清理內(nèi)存條，用橡皮擦拭一下內(nèi)存條下部的金手指，使用洗耳球或者除塵罐吹掃內(nèi)存條的插座

2.清理主板灰塵，將 CPU 風(fēng)扇拆下，清理風(fēng)扇下的散熱片灰塵以及主板其它位置灰塵

3.如果進行完上述步驟，仍然不能正常開機，拔掉主機電源線，取出主板上的電池等一分鐘再重新裝上

  解決方案一：重啟

Diagnostics &rarr; Stop instrument&rarr;Stop software and driver &rarr; Stop

  解決方案二：斷電重啟

Stop instrument &rarr; Turn off analyzer in current state &rarr; stop &rarr;電源開關(guān)撥至O &rarr;拔掉電源線兩分鐘&rarr;插上電源線重啟

  解決方案三：重新插拔通訊線

1.正常關(guān)機、翻轉(zhuǎn)儀器、打開儀器后蓋

2.找到邏輯主板與電腦主板之間的通訊線，重新插拔兩端插頭

3. 完成以上操作后，重新裝回下蓋，開機啟動，查看軟件是否加載正常

  解決方案四：重裝驅(qū)動

找到 Picarro 驅(qū)動；

選擇更新驅(qū)動，驅(qū)動文件的路徑如下圖所示

更新后關(guān)機重啟

  解決方案五：替換 G2000 文件

1.找到 Picarro Utilities 文件夾中的備用 G2000 文件

2.替換備用 G2000 文件之前將目前調(diào)用的 G2000 文件進行備份

3.關(guān)閉測量軟件，刪除掉目前調(diào)用的四個文件夾

4.將原備份文件拷貝到 C 盤 picarro/G2000 文件夾中，重啟測量程序

  故障現(xiàn)象描述1

自動進樣器無法啟動，運行程序后自動進樣器無法進樣

  解決方案1

確保分析儀與自動進樣器通信。打開自動進樣器控制程序，查看窗口底部應(yīng)指示狀態(tài)；重新插拔進樣器同分析儀主機之間的通訊線

  故障現(xiàn)象描述2

靠近樣品瓶中間左側(cè)位置的樣品無法正常采樣

  解決方案2

重新調(diào)整樣品盤的位置，適當(dāng)原理清洗瓶

  故障現(xiàn)象描述3

注射器針頭或活塞彎曲

  解決方案3

請先確保使用正確的進樣針型號

確保進樣針安裝正確

測量過程中每 1-2 天清洗潤滑一次進樣針

關(guān)注每次取樣的扎針位置，及時校準(zhǔn)位置，確保進樣針位置正確