Realisation and validation of a dilution device for the generation of different isotopic compositions of CO2

This technical report describes the activity carried out at INRIM within the EMPIR project 16ENV06 “Metrology for Stable Isotope Reference Standards - SIRS”, for the realisation of a dilution device for generating dynamic reference materials of CO2 at ambient mole fractions, with different isotopic compositions to cover the range (-48 to -8) ‰ vs VPDB for δ13C and (-27 to +2) ‰ vs VPDB for δ18O. The aim of the activity was to realise a system to generate mixtures with isotopic composition and target uncertainties as the static reference materials realised in the SIRS project. These dynamic reference materials will be used to validate the static reference materials and to study stability and fractionation of the mixtures. The validation of the dilution system, described in the present technical report, was focused on the performances of the mixing chamber, which represents the core of the system. The system was tested in terms of amount fraction, by using a Non-Dispersive Infrared analyser. The CO2 mixtures at ambient amount fraction, produced inside the chamber, proved to be repeatable with standard deviations of (0.18-0.20 μmol·mol-1). The validation in terms of isotopic composition will be described in a subsequent technical report.

Il presente rapporto tecnico descrive l’attività svolta all’INRIM nell’ambito del progetto EMPIR 16ENV06 “Metrology for Stable Isotope Reference Standards - SIRS”, per la realizzazione di un sistema di diluizione dinamica atto a generare materiali di riferimento di CO2 a frazioni molari a livello atmosferico, aventi differente composizione isotopica nell’intervallo (-48/ -8) ‰ VPDB per il δ13C e (-27/ +2) ‰ VPDB per il δ18O. Lo scopo di questa attività è stata la realizzazione di un sistema per generare miscele aventi composizione isotopica e incertezze obiettivo analoghe ai materiali di riferimento “statici” realizzati nel progetto SIRS. Questi materiali di riferimento dinamici verranno utilizzati per validare i materiali di riferimento statici e per studiare la stabilità e il frazionamento delle miscele. La validazione, descritta nel presente rapporto tecnico, è stata incentrata in particolare sullo studio delle prestazioni della camera di miscelamento, che rappresenta il cuore del sistema di diluizione. Il sistema è stato testato in termini di frazione molare, mediante un analizzatore infrarosso non dispersivo. Le miscele di CO2 a frazione molare ambiente, generate all’interno della camera, hanno mostrato una buona ripetibilità con valori di scarto tipo pari a (0.18-0.20 μmol·mol-1). La validazione in termini di composizione isotopica sarà oggetto di un successivo rapporto tecnico.