通过原位校准加强水下质谱仪在海洋水域勘探中的应用

URI 的 SWIMS 因其在测量挥发性化合物，特别是海洋水域中溶解气体方面无与伦比的分辨率而闻名，需要对各种仪器和环境因素给予细致的关注，以准确解读所收集的数据。该仪器已在不同的海洋勘探活动中进行了实地测试，以确定地球海洋系统关键地点的溶解气体特征，特别是两极附近的溶解气体。

URI 使用的 SWIMS 由 Transpector® MPH 四极杆质谱仪组成，该质谱仪包括一个双灯丝和可编程离子源参数，用于区分质量峰值相同但电离电位不同的气体信号。该系统需要一个涡轮泵系统和特殊的膜进气口，以便在测量较大深度时以从大气压到极高压的不同压力将分析物引入水中，从而提取溶解气体浓度信号。

SWIMS 设计由 Tim Short 和 Strawn Toler 博士以及南佛罗里达大学的其他研究人员率先提出，他们开发了水下质谱仪 (UMS)，并将其用于各种水下平台和车辆，以开展各种研究项目。他们目前是这项研究探索工作的合作者，在这项工作中，INFICON 正在支持 URI 对新型台式质谱仪系统进行优化，该系统使用最先进的 Transpector MPH 200 MS 版本，将用于对采集的水样进行船上测量。最新版本还包括 BCG450 TripleGauge®。根据设想，该系统最终将被纳入新版 UMS 系统，用于未来的勘探活动。

这项合作的一个重要方面是开发了一种新的校准方法，旨在测量和校正关键变量的影响。这些变量包括静水压力、仪器内部温度、电子噪声、样品温度、水蒸气和外部水温变化。创新的现场校准方法包括从溶解气体标准中连续取样。

根据取样地点的不同，UMS 可用于不同的平台。这些平台包括船只、遥控潜水器 (ROV) 和载人潜水器。平台的选择取决于采样持续时间和所研究的海洋环境等因素，如表层海洋、沿岸水域、深海或热液喷口。

SWIMS UMS 和原位校准系统在潜水拖车上部署了两次，以捕捉整个透光层的剖面图，重点是测量主要大气气体--N2、O2、Ar 和 CO2。目标是仔细研究压力、内部温度、电子噪声基线、样本温度、水蒸气压力和原位水温等独立变量如何导致 UMS 读数的变化。

利用主成分分析评估变异性来源，并利用广义相加模型修正 UMS 输出，合作成功地实现了误差范围在 1%以内的修正。

UMS 技术基于膜进样质谱法 (MIMS)，在水下气体定量方面具有显著优势。UMS 可直接从环境中获取样品，无需人工干预，从而消除了采样伪影，实现了高样品吞吐率。此外，通过长时间的现场部署，可以对环境信号进行复杂的统计分析，增强我们对海洋过程的了解。

罗德岛大学与 INFICON 新兴技术研究团队之间的这一合作计划标志着 UMS 技术能力向前迈进了一步，为了解海洋中的溶解气体动力学提供了宝贵的信息。

创新是我们与罗德岛大学海洋工程系合作的核心。要实现科学目标并非易事，尤其是在这样的项目中，精确测量对于理解和减轻气候变化的影响至关重要。尽管如此，我们的承诺依然坚定。

让我们继续挑战极限，努力加深对地球复杂系统的理解。