G - Physics – 01 – N
Patent
G - Physics
01
N
G01N 31/22 (2006.01)
Patent
CA 2604191
Automated in-situ instrumentation has been developed for sensitive, precise and accurate measurements of a variety of analytes in natural waters In this work we describe the use of 'SEAS' (Spectrophotometry Elemental Analysis System) instrumentation for measurements of solution pH SEAS-pH incorporates a CCD-based spectrophotometer, an incandescent light source, and dual pumps for mixing natural water samples with a sulfonephthalein indicator The SEAS-pH optical cell consists of either a liquid core waveguide (LCW, Teflon AF 2400) or custom-made PEEK tubing Long optical pathlengths allow use of indicators at low concentrations, thereby precluding indicator- induced pH perturbations Laboratory experiments show that pH measurements obtained using LCW and PEEK optical cells are indistinguishable from measurements obtained using conventional spectrophotometric cells and high-performance spectrophotometers Deployments in the Equatorial Pacific and the Gulf of Mexico demonstrate that the SEAS-pH instrument is capable of obtaining vertical pH profiles with high spatial resolution SEAS-pH deployments at a fixed river-site (Hillsborough River, FL) demonstrate the capability of SEAS for observations of diel pH cycles with high temporal resolution The in-situ precision of SEAS-pH is better than 0 002 pH units, and the system's measurement frequency is approximately 0 5 Hz This work indicates that in-situ instrumentation can be used to provide unique capabilities for observations of carbon-system transformations in the natural environment.
La présente invention concerne un instrument de mesure in situ automatisé, permettant d'effectuer des mesures sensibles et précises sur différents analytes dans des eaux naturelles. L'invention a trait à l'utilisation d'un instrument de mesure SEAS (Spectrophotometry Elemental Analysis System / système d'analyse élémentaire par spectrophotométrie), pour réaliser des mesures de pH de solutions. L'instrument de mesure SEAS-pH comprend un spectrophotomètre à base CCD, une source de lumière incandescente, et des pompes doubles pour mélanger des échantillons d'eau naturelle avec un indicateur de sulfonephthaléine. La cellule optique de SEAS-pH consiste soit en un guide d'onde optique à coeur liquide (LCW, Teflon AF 2400) soit en un système de tube en PEEK de réalisation personnalisée. Des longueurs trajectoires optiques importantes permettent l'utilisation d'indicateurs à des concentrations faibles, ce qui permet d'éviter les perturbations de pH induites par l'indicateur. Des expérimentations en laboratoire ont démontré que des mesures de pH obtenues au moyen de cellules optiques en LCW et PEEK, sont indéfférenciables de mesures obtenues au moyen de cellules spectrophotométriques conventionnelles et de spectrophotomètres à rendement élevé. La mise en place dans le Pacifique Equatorial et dans le Golf du Mexique a démontré que l'instrument de mesure SEAS-pH permet d'obtenir des profils de pH verticaux avec une résolution spatiale élevée. La mise en place de l'instrument de mesure SEAS-pH en un site de rivière fixe (Hillsborough River, FL) a démontré la capacité de l'instrument de mesure SEAS pour des observations de cycles diel pH avec une résolution temporelle élevée. La précision in situ de l'instrument de mesure SEAS-pH est supérieure à 0,002 unités de pH, et la fréquence du système de mesure vaut approximativement 0,5 Hz. Selon l'invention, l'instrument de mesure in situ peut être utilisé pour fournir des capacités uniques en ce qui concerne l'observation de transformations de systèmes carbonés dans un environnement naturel.
Byrne Robert H.
Kaltenbacher Eric
Liu Xuewu
Finlayson & Singlehurst
University Of South Florida
LandOfFree
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