Picarro 碳同位素设备使用技巧及常规维护

每种分子都有特定的吸收光谱：

光腔衰荡光谱技术（CRDS）利用气态分子独特的红外吸收光谱来量化浓度及同位素组成

在特定的气体背景下，只有两个参数会影响吸收峰的谱线形状：温度和压强 (影响所有基于光谱学的气体测量技术)

因此，我们严格控制温度和压强 

从而实现极高的精度

  分析仪主机组成

  周边配件

  Picarro分析仪主机上层视图

 Picarro分析仪主机下层视图

 Picarro分析仪主机Hotbox内部视图

  Picarro分析仪主机下层电路板组成

注意：大多数测量浓度或同位素的 Picarro 气体分析仪出厂时都是在空气背景下进行校准的。实际使用时如果需要采用氮气，只需要用氮气背景的标气进行校准即可，因为两种背景气体对结果只有一个系数的差别。

Picarro各型号分析仪均可以同步测量水汽浓度值，根据测量出的水汽浓度校正其他目标气体水汽稀释倍数与光谱展宽，并输出对应目标气体的干值，但是该校准效果会随着水汽浓度升高而降低，如：G1301在水汽浓度为1%的时候，CO₂_dry测量值同实际浓度偏差在0.08 ppm，水汽浓度在4 %时，其偏差可以达到0.36 ppm。为了尽可能降低该偏差，建议对样品进行除水操作。

高氯酸镁拥有极高的除水效果，经过测试：CO₂、CH₄、N₂O、CO及其同位素在经过高氯酸镁试剂后并没有受到吸附的影响，少量的高氯酸镁试剂就可达到理想的除水效率，并不会对测量结果产生影响。推荐将高氯酸镁试剂装填到小的试剂瓶中，制成水阱，装在分析仪进气口之前

由于该方法需要频繁更换试剂，且高氯酸镁价格较为昂贵，因此该方法仅适用于短时间的样品除水，且水阱体积会增加测量响应时间，在离散样品量较少的情况下不适用该方法；

Nafion管是双层套管的构造，内部Nafion细管流通样品气，外层特氟龙管流通反吹气。想要实现除水需要给两个管路间提供水汽差，反吹路需要提供水汽浓度低于样品气路的反吹气体，或者低于样品气路的反吹气压力。利用干燥气如高纯氮气或空气作为反吹气，可以实现更好的除水效果，但是这需要大量的气源；也可以采用下图所示的反吹方式，使用Picarro真空泵尾气（已经经过Nafion管吹水，水汽浓度适当的降低）作为反吹气，再使用一个单独的真空泵给反吹气提供一个负压条件，给Nafion膜提供内外水汽差，以实现更好的除水效果。

采用冷阱对样品除水均是通过降低样品气温度，使样品气中水汽凝结以实现除水的目的，目前市面上主要有两种冷阱：电子冷凝器和超低温冷阱；

电子冷凝器通常可以将温度设置到0-10 ℃，可以起到初级除水的功能；

超低温冷阱通常可以将样品温度降低至-50至-70 ℃，除水效果可达99 %以上，是目前温室气体在线监测的常用除水方法，但是该方便不适用于离散样品的除水。

常规的预防性维护服务包括：

Picarro分析仪本身定位是在线连续监测，但也适用于对离散气体样品的测量。在离散样品量较大的情况下（大于150ml），我们可以通过气袋装样并直接连接分析仪测量；对于微量离散样品（少于20ml）的测量，我们可以通过添加SSIM小样品进样模块实现；

注意：原测量方法只能测试稳定同位素结果，不能准确测试浓度值，需要根据相同条件下标气测量结果，根据同比例稀释系数，校准样品浓度。

但如果用户没有配备SSIM模块，同样样品量又比较少的情况下，可以参考比利时根特大学给出了一种用CRDS测量离散型气体样品(50mL NTP)的新方法。

闭路测量系统主要用于在线测量密闭条件下的样品呼吸量和同位素比率，适用于各种组织培养、土壤呼吸、植物呼吸和同位素标记实验。

闭路通量测量的关键在于气路的气密性，管路接头、培养装置以及真空泵的气密性尤为关键，再培养装置体积较小的情况下推荐使用A0702气密泵；A2000真空泵气密性相对较差，使用的时候可以尝试增大培养装置的体积。

Picarro分析仪+A0702气密泵

A2000真空泵

野外在线通量监测系统要求：

  温度问题

受到环境温度变化或者Cavity Temp温度影响，测量结果SD较大，可以通过检查Cavity temp、 Warmbox Temp、Das Temp来判断温控压控知否正常；

腔室温度控制异常：参考Cen-sun-TF10006 Picarro 分析仪腔室温度问题处理流程；

环境温度波动较大：室温建议稳定在25±3℃，空调出风口不可直接对着分析仪。

Warmbox温度控制异常：参考Cen-sun-TF10015 PicarroWarmbox温度异常问题处理流程。

“Pressure high”提示表明腔室内压力无法降低，或者无法降低至设定值，可能导致该情况的原因如下：

1.外置真空泵未开启，或者真空泵的真空度不够；

2.分析仪和真空泵之间的泵管或接头泄漏；

3.分析仪内部的电磁阀故障，出气口电磁阀无法打开或者进气口电磁阀无法关闭及调整，该情

况也有可能是控制电磁阀的线缆或电源板异常；

4.光腔、前后管路或电磁阀漏气；

5.压力传感器电路板故障；

6.腔室压力传感器故障；

“Pressure low”提示表明分析仪的入口处没有足够的气体，腔室压力低于设定值。可能导致该情况的原因有以下几点：

1.分析仪进气口堵塞，尤其是进气口纳米级过滤器堵塞，液态水吸入最容易导致该情况发生；

2.分析仪内部的电磁阀故障，进气口电磁阀无法打开或者出气口电磁阀无法关闭及调整，该情   

况也有可能是控制电磁阀的线缆或电源板异常；

3.压力传感器电路板故障；

4.腔室压力传感器故障；

Picarro气体分析仪适用于各种实验环境，但在一些实验条件下气体管路可能会吸入一些液态水，处理不当会存在腔室污染的风险。

  常规防护

采样管保温；进样口增加疏水膜；采样头防水。

  方法1

保持分析仪处于开机状态，查看分析仪进气口感觉一下有无气体流动，如果能够感受到吸力，代表过滤器仍未堵塞，为了加快液态水蒸发，给分析仪接上干燥气体（干燥管或者是高纯氮气或合成空气），直至水汽浓度接近于0。

  方法2

如果用手感受不到进气口有吸力，证明液体水已经堵塞了过滤器，此时继续通入干燥气体也没办法快速清理液态水，推荐在开机状态下拆下过滤器进行清洗。

注：在拆卸过滤器的时候Hotbox的保温盖最好不要打开，尽量保持腔室的处于高温状态，腔室内不产生冷凝。如果需要拆卸限流管的时候Hotbox的保温盖必须要打开，也要尽量开最小的位置用于拆卸，完成拆卸尽快将保温盖盖上。

分析仪长时间没有开机，再次开机的时候多数情况下光谱都会出现一定程度的偏移的情况（WLM Offset），具体表现为：测试数据出现很大的偏移，数据精度可能不会很差，但是理论值和测量值偏差会比较大，查看Controller软件光谱图，部分光谱相较于正常光谱出现了峰形上的偏差；

  加载最近正常的校准文件

上面加载的Warmboxcal文件是半个小时自动更新保存备份的，如果上述操作无法解决该问题，则可以尝试加载最近正常的校准文件。

1.加载仪器状态正常的情况下备份的Warmboxcal文件，文件保存路径如上图所示，在G2000>Log>Archive>WBCAL文件夹下，拷贝一个最近仪器处于正常状态下的Warmboxcal备份文件到C:\Picarro\G2000\InstrConfig\Calibration\InstrCal 文件夹下；

2.将原active文件重命名（ *active_old.ini，或者 *active_empty.ini等）；

3.将拷贝来的备份文件更名为Beta2000_WarmBoxCal_active.ini；

4.重新打开Picarro GUI软件，待仪器进入测量后查看光谱是否正常。