本發(fā)明涉及稀有氣體采樣，具體而言，涉及一種銅管密封氣體采樣系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、稀有氣體同位素位于元素周期表最右一例，主要包括氦、氖、氬、氪和氙五種元素，因其特殊的化學惰性，在地殼-地幔物質相互作用、成礦流體運移、氦氣及油氣資源富集、火山和構造活動監(jiān)測、核廢物地下儲集庫選址等研究和工程技術領域中具有重要的應用，稀有氣體在自然界地質儲庫中含量稀少，其準確測定不僅需要高精度靜態(tài)真空質譜分析技術和超高真空稀有氣體純化和分離系統(tǒng)，而且氣體樣品的采集、保存及進樣方式對稀有氣體分析測試結果至關重要。

2、但是，現(xiàn)有的氣體樣品采樣系統(tǒng)在采樣時存在以下缺點；

3、（1）氣袋容器無法對烴類進行有效保存，更無法有效保存分子量較小的稀有氣體，由于稀有氣體能滲透塑料、橡膠等有機聚合物，因此氣袋無法對稀有氣體進行有效封存，另外，由于氣袋中一般含有聚乙烯、粘合劑等材料，易釋放出苯、酮、醚和酯等有機質，而稀有氣體的測試前需要在超高真空系統(tǒng)中去除活性氣體，這些有機質將十分不利于后期稀有氣體樣品的純化，造成系統(tǒng)污染，因此氣袋采樣器不能用于稀有氣體樣品的采取。

4、（2）玻璃容器為易碎材料，不方便運輸，而且在運輸及保存過程中，容易受到空氣的污染，且玻璃容器口一般使用橡膠塞進行密封，這種接口使其無法直接接入超高真空系統(tǒng)，在進樣過程中，需要用注射器從橡膠塞進行抽氣取樣，然后再通過前處理系統(tǒng)上的橡膠墊片注入進系統(tǒng)，而這個過程即便是使用氣密性注射器，也極易造成空氣污染，另外前處理系統(tǒng)上的橡膠墊片密封性有限，導致系統(tǒng)整體的真空度較低，一般僅能維持在10-4-10-5pa量級，造成系統(tǒng)本底升高。

5、（3）高壓鋼瓶的瓶壁為不銹鋼，一般在兩側配置兩個閥門，分別用于進氣和放氣，由于稀有氣體在金屬材料中極不容易滲透，因此鋼瓶瓶體能較好地保存稀有氣體，但高壓鋼瓶與兩側閥門之間一般為螺紋連接，在保存過程中存在一定的漏氣現(xiàn)象，而且鋼瓶在接入系統(tǒng)時一般為不銹鋼卡套接頭或不銹鋼硬接觸，存在一定的漏氣現(xiàn)象，不滿足人們的使用需求，為此我們提出一種銅管密封氣體采樣系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種銅管密封氣體采樣系統(tǒng)，以解決上述背景技術中提出的氣袋樣品無法有效保存氣體樣品，玻璃容器為易碎材料，不方便運輸、且接口無法直接接入超高真空系統(tǒng)和高壓鋼瓶接口存在一定漏氣現(xiàn)象的問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種銅管密封氣體采樣系統(tǒng)，包括進氣系統(tǒng)、采樣銅管系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，所述進氣系統(tǒng)包括進氣接口、雙表減壓閥、不銹鋼波紋管、三通接頭、泄壓口、連接軟管，所述采樣銅管系統(tǒng)包括采樣銅管、支撐架、夾具、螺栓、卡箍及卡箍外壁的固定機構，所述排氣系統(tǒng)包括連接軟管和水箱，所述雙表減壓閥的端部開設有進氣接口，所述雙表減壓閥的另一端安裝有不銹鋼波紋管，所述不銹鋼波紋管遠離雙表減壓閥的一端安裝有三通接頭，所述三通接頭的外壁設置有泄壓口，所述三通接頭的端部安裝有連接軟管，所述連接軟管的端部連接有可拆卸采樣銅管，所述采樣銅管外設置有支撐架、夾具、螺栓以及螺母，所述連接軟管和采樣銅管的連接部位設置有卡箍及卡箍外壁的固定機構，所述采樣銅管的一端通過軟管連接有水箱；

3、所述固定機構包括滑動組件、卡合組件和防護組件；

4、所述滑動組件包括插塊、連接卡桿和連接盒，所述連接軟管的外壁插接有插塊，所述插塊的外壁固定連接有連接卡桿，所述卡箍的外壁固定連接有與連接卡桿外壁滑動連接的連接盒；

5、所述卡合組件包括伸縮卡桿、伸縮桿、彈簧和拉塊，所述連接盒的內(nèi)壁伸縮連接有與連接卡桿外壁卡合連接的伸縮卡桿，所述伸縮卡桿的外壁固定連接有與連接盒外壁滑動連接的伸縮桿，所述伸縮桿的外壁套接有與連接盒外壁固定連接的彈簧，所述彈簧的一端固定連接有與伸縮桿一端固定連接的拉塊；

6、所述防護組件包括連接帶和防護塊，所述插塊的外壁旋轉連接有連接帶，所述連接帶的一端固定連接有防護塊。

7、優(yōu)選的，所述支撐架的外壁升降連接有夾具，所述夾具的外壁貫穿有螺栓，所述支撐架的底部設置有與螺栓外壁螺紋連接的螺母，所述支撐架的內(nèi)部設置有限位機構。

8、優(yōu)選的，所述連接軟管的外壁和采樣銅管的外壁均插接有插塊，所述連接卡桿和伸縮卡桿的連接呈斜面。

9、優(yōu)選的，所述連接盒設置有兩組，兩組所述連接盒的位置分布關于插塊的中心軸相對稱，所述連接卡桿與連接盒之間為一一對應設置。

10、優(yōu)選的，所述連接帶具有彈性，所述防護塊的外壁輪廓與連接軟管的內(nèi)壁輪廓之間相適配設置，所述防護塊的材質為硅膠材質。

11、優(yōu)選的，所述夾具的外壁輪廓呈矩形狀，所述夾具呈對稱設置在支撐架的兩端，所述支撐架及夾具為可拆卸設置。

12、優(yōu)選的，所述限位機構包括螺紋桿、旋鈕、螺紋滑桿、滑槽、轉動桿、滑動桿、限位槽、限位塊，所述支撐架的內(nèi)壁旋轉連接有螺紋桿，所述螺紋桿的一端固定連接有旋鈕，所述螺紋桿的外壁螺紋連接有與支撐架內(nèi)壁滑動連接的螺紋滑桿，所述支撐架的內(nèi)壁與螺紋滑桿的連接部位開設有滑槽，所述螺紋滑桿的外壁旋轉連接有轉動桿，所述轉動桿的一端旋轉連接有與支撐架內(nèi)壁滑動連接的滑動桿，所述支撐架的內(nèi)壁與滑動桿的連接部位開設有限位槽，所述滑動桿的一端固定連接有限位塊。

13、優(yōu)選的，所述轉動桿設置有兩組，兩組所述轉動桿的位置分布關于螺紋滑桿的中心軸相對稱，所述轉動桿通過螺紋滑桿和滑槽與滑動桿之間構成轉動結構。

14、優(yōu)選的，所述限位塊通過滑動桿與限位槽之間構成滑動結構，所述限位塊的外壁輪廓呈弧形狀，所述限位塊呈對稱設置在螺紋滑桿的兩端，所述螺紋滑桿設置有兩組，兩組所述螺紋滑桿在支撐架內(nèi)呈錯位分布設置。

15、本方案還提供一種銅管密封氣體采樣方法，所述方法包括以下步驟：

16、s1、首先，在野外現(xiàn)場進行采樣操作時，當待采樣品為高壓氣體時，進氣接口先連接雙表減壓閥，用于控制氣體的壓力，雙表減壓閥后端連接不銹鋼波紋管，用于引導帶一定壓力的氣體，不銹鋼波紋管后端連接一個三通接頭，三通接頭的一側通過軟管及卡箍連接至銅管密封采樣密封裝置，另一側安裝一個閥門用于銅管密封過程中的泄壓操作；

17、s2、接著，在對銅管與軟管通過卡箍連接后，銅管的后端通過卡箍連接軟管浸沒在水體中，防止空氣從銅管后端倒灌到采樣系統(tǒng)中，而當氣體樣品為低壓氣體時，直接通過軟管和卡箍連接至銅管密封采樣密封裝置，銅管后端同樣通過軟管浸沒在水體中；

18、s3、接著，在采樣過程中，將待采樣品從一端通入銅管后，持續(xù)性沖洗銅管5min，將采氣管線和銅管中的空氣完全排出，然后將氣流后端夾具上兩個方向三個內(nèi)六角螺絲不斷擠壓和調整，將管壁厚為1mm的銅管壓縮至0.7mm，此時銅管徹底密封，然后用同樣的方法將銅管前端進行密封，從而將氣體保存在銅管中；當采集好氣體的銅管密封氣體采樣系統(tǒng)轉移至實驗室后，可通過卡套接頭將銅管與稀有氣體前處理系統(tǒng)進行連接，由于銅具有良好的延展性，在通過雙卡套接頭密封時，前后卡套能更好的擠壓銅管變形，從而達到良好的真空度；

19、s4、最后，若樣品為高壓氣體，當后端夾具密封后，將三通的泄壓閥半開，一方面保證管路不因積蓄氣體過多而壓力過大，另一方面也保證在前端夾具密封過程中管線存在一定的氣體壓力，不會混入空氣，氣體樣品采集到銅管密封采樣系統(tǒng)后，將樣品標號并記錄。

20、本發(fā)明提供的一種銅管密封氣體采樣系統(tǒng)及方法，使用時，具有以下有益效果：

21、該一種銅管密封氣體采樣系統(tǒng)及方法，通過設置夾具，當在通過連接管對氣體進行采樣操作時，為了提高對采樣管中采集氣體的密封效果，可以轉動螺栓通過夾具內(nèi)部螺紋及螺母的限位作用，使得夾具進行下降運動，并對采樣管外壁進行擠壓運動，起到對采樣管內(nèi)部采取的氣體有效密封保存的作用。

22、該一種銅管密封氣體采樣系統(tǒng)及方法，通過設置連接卡桿，當在通過卡箍的連接，將連接軟管與采樣銅管對接后，為了進一步提高連接軟管與采樣銅管之間連接的穩(wěn)定性，防止卡箍松動造成采樣管出現(xiàn)脫落的情況，可以將插塊插入到連接軟管和采樣銅管外壁，并使得插塊與卡箍對接，使得連接卡桿插入到連接盒內(nèi)，并在連接卡桿和伸縮卡桿的擠壓部位呈斜面的情況下，對伸縮桿和彈簧進行擠壓運動，直到連接卡桿和伸縮卡桿的連接部位呈平面，達到插塊與卡箍之間卡合固定的效果，起到提高連接軟管與采樣銅管對接使用穩(wěn)定性的作用。

23、該一種銅管密封氣體采樣系統(tǒng)及方法，通過設置防護塊，當對采樣銅管進行攜帶時，為了降低灰塵進入到采樣管的內(nèi)壁，造成氣密性檢測數(shù)據(jù)精度降低的情況，可以拉動連接帶，并通過連接帶與插塊之間為旋轉連接的設置，使得防護塊插入到采樣銅管內(nèi)，達到在對采樣銅管攜帶時有效密封的效果。

24、該一種銅管密封氣體采樣系統(tǒng)及方法，通過設置限位塊，當將采樣銅管放置到支撐架內(nèi)側進行攜帶使用時，為了防止采樣銅管中間脫落的情況，可以轉動旋鈕通過螺紋桿的轉動，帶動螺紋滑桿沿滑槽的內(nèi)壁滑動，螺紋滑桿的滑動通過轉動桿的轉動，帶動滑動桿沿限位槽的內(nèi)壁滑動，滑動桿的滑動帶動限位塊，對采樣銅管外壁限位的間距進行有效調節(jié)，達到對采樣銅管攜帶放置穩(wěn)定性的效果。