Gerçekler Denizinin Dibinde

Dünya çapında okyanus tabanında çok büyük miktarda metan hapsolmuş durumda. Alfred Wegener Enstitüsü Helmholtz Kutup ve Deniz Araştırmaları Merkezi (AWI), metan kaynaklarını araştırmak için bir su altı kütle spektrometresi (UWMS) (INFICON'un Transpector® CPM'si) kullanıyor. Ölçüm doğruluğu ve hızıyla, lider ölçüm ve sensör teknolojisi tedarikçisinden gelen sistem, veri kararlılığına ve kullanıcı dostu olmasına önemli bir katkı sağlıyor.

Metan zararlı bir sera gazıdır. Gaz hidratların okyanuslarda ayrışması gibi devrilme noktası etkileri nedeniyle atmosfere giderek daha fazla salınıyor. Örneğin su sistemlerinde metan, çökeltilerdeki çatlaklardan yüzeye ulaşabilir. Metanın bir başka denizaltı kaynağı da alt çökelti katmanlarındaki organik maddenin mikrobiyal ayrışmasıdır. İklim değişikliğinin bir sonucu olarak deniz çökeltileri ısınıyor ve sera gazı salıyor. Anahtar soru şu: Atmosfere ne kadar metan salınıyor ve küresel ısınmayı hızlandırıyor?

Metan sızıntılarının yerini tespit edin

Bir sualtı kütle spektrometresinin yerinde kullanımı, denizaltı kaynaklarının lokalizasyonu için uygundur. Başlıca avantajları, yüksek konsantrasyonlarda kısa yanıt süresi ve diğer yöntemlere kıyasla çözünmüş gaz konsantrasyonlarının 750 kata kadar daha yüksek ölçüm hızıdır. Veri yoğunluğu ne kadar yüksek olursa metan kaynaklarının haritalanması da o kadar doğru olur.

Hassas, hızlı ve kullanıcı dostu

UWMS, örnekleme için bir membran giriş sistemi ve suda çözünebilen gazların ve hafif hidrokarbonların ölçüldüğü bir sensör ünitesinden oluşur. Sensörün çekirdeği bir kütle spektrometresidir. Örneğin Alfred Wegener Enstitüsü Helmholtz Kutup ve Deniz Araştırmaları Merkezi (AWI), araştırmaları için INFICON'un Transpector® CPM'sine güveniyor. INFICON sistemi, doğruluğu ve hızıyla veri stabilitesine ve kullanıcı dostu olmasına önemli katkı sağlar.

Güney Atlantik'te sefer

Örneğin, Aralık 2022'de araştırma gemisi Polarstern, bir su altı kütle spektrometresi kullanarak Güney Atlantik'teki metan kaynaklarını araştırdı. Gemide: 2005'ten bu yana AWI Deniz Jeokimyası Departmanında UWMS projesinde yer alan bilim adamı Dr. Torben Gentz. Bugünkü sistemin orijinal cihazla çok az ilgisi var. Örneğin kontrol sistemi ve vakum pompaları yeni. Gentz, "Ancak geriye kalan tek bileşen INFICON'un Transpector® CPM'sidir" diyor.

Su yüzeyindeki gaz kabarcıkları

Dr. Torben Gentz'e göre atmosfere ulaşan metan oranı araştırma açısından çok önemli. Su yüzeyindeki gaz çıkış noktaları ne kadar yoğunsa ve bunların üzerindeki su sütunu farklı su kütleleriyle ne kadar az katmanlanırsa, yüzeye o kadar fazla metan nüfuz eder. Verilerin toplanması ve işlenmesi, Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nin (IPCC) Değerlendirme Raporu'nu beslediği için temel önemdedir. Sonuçta okyanusların küresel iklim sistemindeki rolünü belirlemek için güvenilir ölçüm yöntemlerine ihtiyaç var.

Yarı iletken üretiminde kanıtlanmış

INFICON Servis Müdürü Steffen Tippmann, "Ancak metan kaynaklarına yönelik araştırmalar tek uygulama değil" diyor. Transpector Kompakt Proses Monitörü (CPM) sistemleri, yarı iletken üretiminde, SEMI sektöründe proses izleme ve kontrolün yanı sıra kontaminasyon izleme için de kullanılır. Ancak CPM sistemleri araştırma, kimya, malzeme analizi ve fizik alanlarında da kullanılmaktadır. Kapalı iyon kaynağının avantajı burada ortaya çıkıyor. Doğrudan proses vakumunda (proses basıncı) veya açık iyon kaynağına göre çok daha yüksek bir basınçta iyonize etmek için kullanılabilir. CPM'de kurulu diferansiyel pompa sistemi bir ön şarttır. Bu, atmosferden yüksek vakuma kadar geniş bir analiz basıncı aralığını kapsamak için kullanılabilecek değişken, değiştirilebilir bir giriş sistemi ile desteklenebilir.

Avantajı: kapalı iyon kaynağı

AWI gibi özel uygulamalar da kapalı iyon kaynağından yararlanır. Burada proses gazı, açık iyon kaynağına göre daha yüksek bir basınçta iyonize edilir. Daha yüksek iyon verimi elde edilir, daha fazla sayıda yüklü parçacık kütle-yük oranına göre dört kutuplu olarak ayrılabilir ve görüntülenebilir. Steffen Tippmann, "Sonuç, araştırma veya süreç kontrolünde daha ileri işlemler için çok daha kesin ve ayrıntılı bir ifadedir" diye özetliyor.