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瑞士研究者研发便携质谱 耗电50瓦可取代大量实验室仪器

2017.5.10

  分析测试百科网讯 瑞士联邦供水、废水处理与水体保护研究所(EAWAG)的研究人员宣布,其开发的一种13公斤重的便携质谱仪,将极大地改善本来需要实验室分析才能完成的工作,以前需要数月实验室工作的环境气体分析现在可以在现场迅速进行,从而大大提高效率。这台质谱仪除了重量轻以外,其耗电量只有50W,相当于一只普通的白炽灯。该开发的质谱仪被命名为“Mini-Ruedi”,将尝试商业化。

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Eawag开发的便携质谱仪Mini-Ruedi

   “我们的仪器重13公斤,安装在轮式手提箱上,可以被带到最偏远的地方,一旦安装在现场,Mini-Ruedi可以使用非常小的样品立即有效地测量气体,因此它不会干扰自然环境。该系统可以自主操作,可以连续测量各种气体。因此可以立即识别最合适的采样地点和时间。” 开发便携式质谱仪的Eawag环境物理学家Matthias Brennwald解释说,“部分因为经济原因,很多分析过去是不可思议的,因为它们涉及到几个月的实验室工作。而现在,突然变得可能了”。

  例如,使用Mini-Ruedi,Eawag团队只需要两个星期来完成澳大利亚的地下水分析项目。 Brennwald估计,通过传统的实验室方法和手段,该团队需要大约六年时间。

  更重要的是,Mini-Ruedi的测量精度很好,分析不确定度为1%-3%,相当于实验室用光谱仪的一半或更低。该系统提供的其他优点是50W的低功耗和免维护操作。Brennwald强调,“对于曾经使用测量仪器的人来说,学习如何处理便携式系统只需要一天的时间。”

  虽然便携式质谱仪可能看起来很复杂,但它实际上只包含四个主要元素。进入的气体缓慢地通过一条长达十米的毛细管,让人联想到大象的树干(Mini-Ruedi因此得名的原因是,“Ruedi Rüssel”是瑞士着名的连锁加油站)。两个泵在腔室中产生必要的真空,其中测量气体混合物的组成和各种气体的丰度。该系统的电子“大脑”由Brennwald自己开发的软件控制。从这里,结果被转移到计算机。

  如果要在水样(例如湖泊)中分析气体,则使用膜将气体与水分离,因此系统的精细组分不会暴露在潮湿环境中。

  Mini-Ruedi首次部署在一个项目两年后,目前正在使用另外八个仪器。Eawag共有五个仪器,在日内瓦大学和Tübingen大学以及Mont Terri岩石实验室还有四个仪器。由于Matthias Brennwald已经收到关于购买系统的无数查询,Brennwald决定与Eawag协商分拆。

  Mini-Ruedi可以在环境系统中量化许多气体  -目前包括氦气,氩气,氪气,氮气,氧气,二氧化碳和甲烷。特定气体的测量可以帮助研究人员了解气体形成的基本过程。由于这种紧凑的系统(60厘米x 40厘米x 14厘米; 13公斤)可以在不到一分钟的时间内分析各种气体,可以部署在偏远地区,已被广泛应用(例如在Eawag的研究项目中)。例如,它用于水分析来评估地下水系统或调查对人体的人为影响。在捷克最近的一个项目中,分析了土壤样品,以研究泉水的气体呼出。还计划对挪威的石油和天然气公司进行分析:在这里,将监测气体流量,以便检测到甲烷或二氧化碳泄漏。

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