低温气体吸附测量仪

前言 随着全球气候变化问题的日益严峻，温室气体排放成为关注的焦点。土壤作为地球生态系统的重要组成部分，既是温室气体的源，也是其汇。土壤温室气体测量仪应运而生，成为准确检测土壤温室气体排放、助力应对气候变化挑战的重要工具。 产量链接https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104275/C557927.htm 一、准确检测温室气体排放 土壤温室气体测量仪能够实时监测土壤中的二氧化碳、甲烷等温室气体的排放通量，为科研人员提供准确的数据支持，有助于深入了解土壤温室气体的排放规律和机制。 二、指导农业生产与土壤管理 通过测量土壤温室气体排放，农业生产者可以了解土壤的健康状况和肥力水平，从而制定科学的耕作和施肥策略，提高农业生产效率，同时减少温室气体排放。 三、预警环境变化 土壤温室气体排放的异常变化往往预示着环境的变化。测量仪的实时监测功能有助于及时发现环境问题，为应对气候变化和生态保护提供预警信息。 四、推动科研与技术创新 土壤温室气体测量仪的应用不仅提升了科研工作的效率，也推动了相关技术的创新与发展，为应对全球气候变化挑战提供了有力的科技支撑。

环境氡测量仪PRn700仪器符合新标准GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》少量抽气—静电收集-射线探测器法GB/T 14582-93《环境空气中氡的标准测量方法》 T/CECS 569-2019《建筑室内空气中氡检测方法标准》的测量原理和要求。环境氡测量仪PRn700采用泵吸-静电收集-半导体传感器-α能谱分析法氡测量仪。基于Android4.4系统全触控操作，用于空气、土壤、氡析出率等氡活度定量测量。应用领域环境空气、土壤、水等氡体积活度及土壤、建材等表面氡析出率的测量。可用于环境监测、地质找矿、辐射防护、核事故监测、辐射剂量评价、地震预报及教学等。仪器特点精致、轻巧 、便携： 外型尺寸（275x220x167）mm，重量2.5kg。先进、准确、可靠：PRn700环境氡测量仪为静电收集-半导体传感器-α能谱分析法氡测量仪。通过泵吸将被测量气体（空气）吸入静电收集室内，在静电收集室内通过高压电场将222Rn的一代衰变产物RaA（218Po)吸附于半导体α射线传感器的表面（阴极），通过能谱分析，测量RaA的α粒子线计数率，定量测量222Rn的体积活度。采用用222Rn的短半衰期子体（218Po半衰期为3分钟）的α粒子的能谱测量，可能有效解决土壤氡测量过程中钍射气干扰，同时，由于被测量的子体半衰期短，在进行高活度（例如土壤氡）测量时，探测器能的较短时间内（典型条件下小于30分钟）恢复到低本底状态。内置气候传感器，可精确测量静电室内气体温度、温度、大气压强，用于指示干燥器状态，气体体积修正及温度-吸附率修正。智能、易用：PRn700环境氡测量仪采用基于ARM处理器与Android4.4系统的智能触控平台完成数据获取、处理、显示打印等，这使得PRn700系列智能环境氡测量仪具有图像、声音、有线\无线网络、触控感应等多种直观友好的人机交互模式。基于ARM处理器与Android4.4操作系统构成的计算机平台拥有强大的数据处理能力，WIFI、蓝牙、USB(HOST\DEVICE模式)、RJ45、RS232等丰富的数据连接模式，支持用户更新软件。智能背光、无任务自动关机、关键操作确认等符合主流智能触控设备操作模式的软件设计，产品易操控，使用者经过短时简单的摸索即可正确操作作用本设备。手持式蓝牙打印机，自粘贴式报告标签。一键打印，一撕一粘即可完成数据的保存 。主机即可为打印机提供充电服务，免去野外打印机无处充电的尴尬！配套、功能齐全配备有各种专业附件，用于土壤、建材、水等氡活度测量。成熟可靠的技术方案、高度集成化的平台、成熟的软件环境，因此、设备结构紧凑性能更可靠。技术指标1. 静电室：容积700ml，静电场高压2500～3000V 2. 探测器：半导体平面硅探测器，有效探测器面积572mm2；α粒子能量测量范围为0～10（MeV），能量分辨率37KeV(FWHM)；3. 本底计数率：≤0.01cpm ；4. 探测灵敏度：0.2 cpm /pCi/L；5. 探测下限：≤3.7Bq/m3；6. 测量范围：0.1～25000pCi/L （3.7Bq/m3～925000Bq/m3）；7. 测量不确定度：≤10%（k = 2）； 测量范围：空气氡： （3.7～10000）Bq/ m3；土壤氡： （300～300000）Bq/ m3；水中氡： （0.003～100.00）Bq/L；氡析出率：（0.001～10.000）Bq/[m2• s] ；8. 体积活度响应年偏移量：≤±20%；9. 相对固有误差：≤±20%；10. 电 源：锂离子充电池：11.1V、5400mA/h。充电器输入：AC（110～240）V、输出：12.6V/2A； 11. 工作环境温度：（5～40）℃ 湿度：≤90%RH；12. 显 示 器：5.5寸5点电容触控液晶显示屏； 13. 取气方式：主动泵吸式 ，泵气速率：2L/min（无真空负载）；14. 测量时间（典型条件下）：空 气 氡：120min 、土 壤 氡：17min 、氡析出率：300 min （不含集气收集时间）；15. 尺 寸： （330 × 210 × 170）mm ；16. 重 量：2.5 ㎏（含设备防护箱、过滤器、充电器）；17.气候传感器：温度：测量范围（0～50℃） ，精度±0.5℃；压力：测量范围（300～1100） hPa ，精度±1.0 hPa；湿度：测量范围（0～100）%RH ，精度±3 %RH。注：上述参数仅为一般性参数，具体到某一台设备时可能会有特殊要求，请以合同或招投标文件表述为准。仪器配置1.PRn700系列智能环境氡测量仪主机一台；2.管道式干燥器一只；3.充电器一只；4.过虑器一只； 5.蓝牙热敏打印机一台（选配）；6.土壤聚气钎杆一套(打孔取气各一根)（选配）；7.氡析出率测量附件一套（选配）；8.水中氡测量附件一套（选配）；9.仪器校准证书一份；10.检验合格证一份；11.用户使用手册一份；注：上述配置为常规配置，仅供参考。根据用户需求不同配置也会不同，实际请以销售合同或投标文件为准。创新点：仪器符合：新标准：GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》T/CECS 569-2019《建筑室内空气中氡检测方法标准》的测量原理和要求。创新点：采用用222Rn的短半衰期子体（218Po半衰期为3分钟）的α 粒子的能谱测量，可能有效解决土壤氡测量过程中钍射气干扰，同时，由于被测量的子体半衰期短，在进行高活度（例如土壤氡）测量时，探测器能的较短时间内（典型条件下小于30分钟）恢复到低本底状态。环境氡测量仪

在气体吸附实验中，一定重量的粉体材料在样品管中通过真空或惰性气体净化加热和脱气以去除吸附的外来分子后，在超低温下被抽至真空，然后引入设定剂量的吸附气体，达到平衡后测量系统中的压力，然后根据气体方程计算出所吸附的量。这个加气过程反复进行直至达到实验所预定最高压力，每一个压力以及单位样品重量所吸附的气体量为一数据点，最后以相对压力（试验压力P与饱和蒸汽压Po之比）对吸附量作图得到吸附等温线。然后从到达最高压力后抽出一定量的气体，达到平衡后测量压力，直到一定的真空度，以同样方法做图，得到脱附等温线。实验的相对压力范围P/Po可从10-8或更高的真空度至1，根据吸附分子的面积σ，使用不同的吸附模型，例如Langmuir或BET公式，即可算出材料的比表面积。然而，从气体吸附得出材料的孔径分布就不那么简单了。当代颗粒表征技术可分为群体法与非群体法。在非群体法中，与某个物理特性有关的测量信号来自于与此物理特性有关的单个“个体”。例如用库尔特计数仪测量颗粒体积时，信号来自于通过小孔的单一颗粒；用显微镜测量膜上的孔径时，测量的数据来自于视场中众多的单个孔。由于这些物理特性源自于单个个体，最后的统计数据具有最高的分辨率，从测量信号（数据）得出物理特性值的过程不存在模型拟合；知道校正常数后，一般有一一对应关系。而在群体法中，测量信号往往来自于众多源。例如用激光粒度法测量颗粒粒度，某一角度测到的散射光来自于光束中所有颗粒在该角度的散射；用气体吸附法表征粉体表面与孔径时，所测到的吸附等温线与样品中所有颗粒的各类孔有关。群体法由此一般需要通过设立模型来得到所测的物理特性值及其分布。群体法表征技术得到的结果除了与数据的质量（所含噪声、精确度等）外，还与模型的正确性、与实际样品的吻合性以及从此模型得到结果的过程有关。几十年前，当计算能力很弱时，或采用某一已知的双参数分布函数（往往其中一个参数与分布的平均值有关，另一个参数与分布的宽度有关），或通过理论分析，建立一个多参数方程，然后调整参数拟合实验数据来得到结果（粒径分布或孔径分布），而不管（或无法验证）此分布是否符合实际。在粒度测量中，常用的有对数正态分布函数、Rosin-Rammler-Sperling-Bennet（RRSB）分布函数、Schulz-Zimm（SZ）分布函数等；在孔径分布中，常用的有Barrett-Joyner-Halenda（BJH）方法，Dubinin-Radushkevich（DR）方法、Dubinin-Astakhov（DA）方法、Horwath-Kawazoe（HK）方法等。随着计算能力的提高，函数拟合过程在群体法粒径测量中已基本被淘汰，而是被基于某一模型的矩阵反演所代替。在激光粒度法中，这个进步能实现的主要原因是球体模型（一百多年前就提出的Mie光散射理论或更为简单的，应用于大颗粒的Fraunhofer圆盘衍射理论）相当成熟，也能代表很多实际样品，除了长宽比很大的非球状颗粒以外。在孔径分析中，尽管函数拟合还是很多商用气体吸附仪器采用的分析方法，但矩阵反演法随着计算机能力的提高，以及基于密度函数理论（DFT）的孔径模型的不断建立与反演过程的不断完善而越来越普及，结果也越来越多地被使用者所接受。在孔径测量方面的DFT一般理论源自于1985年一篇有关刚性球与壁作用的论文[ⅰ]。基于气体吸附数据使用DFT求解孔径分布的实际应用开始于1989年的一篇论文[ⅱ]，此论文摘要声称：“开发了一种新的分析方法，用于通过氮吸附测量测定多孔碳的孔径分布。该方法基于氮在多孔碳中吸附的分子模型，首次允许使用单一分析方法在微孔和介孔尺寸范围内确定孔径的分布。除碳外，该方法也适用于二氧化硅和氧化铝等一系列吸附剂。” 该方法从吸附质与气体的物理作用力出发，根据线性Fredholm第一类积分方程从实验等温线数据直接进行矩阵反演的方法算出孔径分布。所建立的密度函数理论针对狭窄孔中的流体结构，以流体-流体之间和流体-固体之间相互作用的分子间势能为基础，对特定孔径与形态的空隙计算气态或液态流体密度在一定压力下作为离孔壁距离的函数，对不同孔径的孔进行类似计算，得出一系列特定压力特定孔径下单位孔容的吸附量。基于这个模型，可以计算某个孔径分布在不同压力下的理论吸附等温线，然后通过矩阵反演过程，以非负最小二乘法拟合实际测量得到的等温线，从而计算出孔径分布的离散数据点。上述文章所用的模型是较简单的均匀、定域的、两端开口的无限长狭缝。自此，随着计算机能力的不断提高，30多年来这些模型的不断复杂化使得模型与实际孔的状况更加接近：从定域到非定域，从一维到二维，从均匀孔壁到非均匀孔壁；孔的形状从狭缝、有限圆盘、圆柱状、窗状，到两种形状共存；从较窄的孔径范围到涵盖微孔与介孔范围，从通孔到盲孔；吸附气体从氮气、氩气、氢气、氧气、二氧化碳，到其他气体；吸附壁从炭黑、纳米碳管、分子筛，到二氧化硅及其他材料[ⅲ]；总的模型种类已达四、五十种。矩阵反演的算法也越来越多、越来越完善，同时采用了很多在光散射实验数据矩阵反演中应用的技巧，如正则化、平滑位移等。当前，于谷歌学者搜索“DFT adsorption”，论文数量则高达56万篇，其中包含各类专著与综述文章 [ⅳ] 。相信随着计算技术的不断发展与计算速度的不断提高，DFT在处理气体吸附数据中的应用一定会如光散射实验数据处理一样取代函数拟合法，成为计算粉体材料孔径分布的标准方法。而商用仪器的先进性，也必然会从传统的硬件指标如真空度、测量站、测量时间与参数，过渡到重点衡量经过其他方法核实验证的DFT模型的种类以及矩阵反演算法的稳定性与正确性。参考文献【i】Tarazona, P., Free-energy Density Functional for Hard Spheres, Phys Rev A, 1985, 31, 2672 –2679.【ⅱ】Seaton, N.A., Walton, J.P.R.B., Quirke, N., A New Analysis Method for the Determination of the Pore Size Distribution of Porous Carbons from Nitrogen Adsorption Measurements, Carbon, 1989, 27(6), 853-861.【iii】Jagiello, J., Kenvin, J., NLDFT adsorption models for zeolite porosity analysis with particular focus on ultra-microporous zeolites using O2 and H2, J Colloid Interf Sci, 2022, 625, 178-186.【iv】 Shi, K., Santiso, E.E., Gubbins, K.E., Current Advances in Characterization of Nano-porous Materials: Pore Size Distribution and Surface Area, In Porous Materials: Theory and Its Application for Environmental Remediation, Eds. Moreno-Piraján, J.C., Giraldo-Gutierrez, L., Gómez-Granados, F., Springer International Publishing, 2021, pp 315– 340.作者简介许人良，国际标委会颗粒表征专家。1980年代前往美国就学，受教于20世纪物理化学大师彼得德拜的关门弟子、光散射巨擘朱鹏年和国际荧光物理化学权威魏尼克的门下，获博士及MBA学位。曾在多家跨国企业内任研发与管理等职位，包括美国贝克曼库尔特仪器公司颗粒部全球技术总监，英国马尔文仪器公司亚太区技术总监，美国麦克仪器公司中国区总经理，资深首席科学家。也曾任中国数所大学的兼职教授。 国际标准化组织资深专家与召集人，执笔与主持过多个颗粒表征国际标准 美国标准测试材料学会与化学学会的获奖者 中国颗粒学会高级理事，颗粒测试专业委员会常务理事 中国3个全国专业标准化技术委员会的委员 与中国颗粒学会共同主持设立了《麦克仪器-中国颗粒学报最佳论文奖》浸淫颗粒表征近半个世纪，除去70多篇专业学术论文、SCI援引近5000、数个美国专利之外，著有400页业内经典英文专著《Particle Characterization： Light Scattering Methods》，以及近期由化学工业出版社出版的《颗粒表征的光学技术及其应用》。扫码购买《颗粒表征的光学技术及其应用》