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Institut für Energie- und Klimaforschung

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IRMS

Isotopen Verhältnis Massen Spektrometrie

Unsere Arbeitsgruppe befasst sich mit Untersuchungen stabiler Kohlenstoffisotope in atmosphärischen organischen Verbindungen, in Gas- und Partikelphase. Komponentspezifische Messungen werden mittels eines Thermal Desorption – Gas Chromatographie – Isotopen Verhältnis Massen Spektrometrie (TD-GC-IRMS) Systems durchgeführt. Ziel ist es, aus den gemessenen Isotopenverhältnissen für einzelne Komponente die Herkunft und Transformationsprozesse der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und der atmosphärischen Aerosole zu identifizieren und quantifizieren. Die Forschungsaktivitäten umfassen:

  • Laboruntersuchungen zur Bestimmung des kinetischen Isotopeneffekt (KIE) für atmosphärenrelevante chemische Reaktionen, sowie zur Erforschung der Bildung und Entwicklung von sekundären organischen Aerosolen (SOA);
  • Felduntersuchungen zur Bestimmung der Isotopenverhältnisse von Aerosolen in Quelle- und Umgebungsproben.

Thermal Desorption – Gas Chromatographie – Isotopen Verhältnis Massen Spektrometrie

Zwei TD-GC-IRMS Systeme werden für die offline Messungen verwendet: die Gasphase- und die Aerosolmesslinie.  Beide Systeme bestehen aus einer speziell angefertigten Kryofokussierung-Thermodesorptionseinheit  (TD), angeschlossen an ein Gaschromatograph, das an ein Isotopenverhältnissemassspektometer mittels einer Verbrennungsschnittstelle angekoppelt ist:

  • in der Konfiguration verwendet für Gasprobenmessungen wird die Probenaufbereitung mittels eines Systems von drei  aufeinanderfolgenden Thermodesorption-Kryofokussierungsschritten gewährleistet. Demzufolge werden die Spurengase angereichert und eine optimale Fokussierung der Analyten vor der chromatographischen Trennung wird erreicht;
  • in der Konfiguration verwendet für die Aerosolmessungen wird die Thermodesorption und die Überführung der Substanzen von Filterproben auf die GC Säule mittels  einer Thermodesorptionseinheit (TDU) optimiert, die direkt an das KaltAufgabeSystem (CIS) gekoppelt ist.

 

Die von der Kapillarsäule eluierenden Einzelverbindungen werden zu Kohlendioxid und Wasser verbrannt. Nach der Entfernung des Wassers mittels einer Wasserfalle, wird das Isotopenverhältniss des übriggebliebenen Kohlendioxids im Isotopen-Verhältnis-Massen-Spektrometer bestimmt.

 


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