Desenvolvimento de um espectrômetro de absorção a laser de cascata quântica para medição simultânea de agrupamentos de 13C–18O e 18O–18O em CO2

Racional A paleotermometria de isótopos agrupados duais determina as temperaturas de formação de carbonatos ao medir a frequência de pares de 13C–18O (∆638) e 18O–18O (∆828) em carbonatos. Ela resolve os vieses cinéticos isotópicos e, assim, permite reconstruções de paleotemperatura mais precisas. No entanto, medições de alta precisão do agrupamento de 18O–18O usando técnicas atuais requerem grandes tamanhos de amostra e longos tempos de aquisição. Métodos Desenvolvemos um espectrômetro a laser de relação isotópica de infravermelho médio (IRLS) para medição simultânea das razões isotopológicas ∆638 e ∆828 em dióxido de carbono (CO2) em fase gasosa à temperatura ambiente. Nosso IRLS usa um único laser que varre de 2290,7 a 2291,1 cm−1 e uma célula óptica com comprimento de caminho de 31 m, e mede simultaneamente os cinco isotopólogos necessários para calcular ∆638 e ∆828: 16O12C16O, 16O13C16O, 16O12C18O, 16O13C18O e 18O12C18O. Além disso, nosso IRLS pode medir 16O12C17O, permitindo a análise de ∆17O. Resultados À ~20°C e uma pressão de CO2 de ~2 Torr, nosso sistema IRLS alcançou precisões de 0,128‰ e 0,140‰ em 20 s para abundâncias dos isotopólogos agrupados 16O13C18O e 18O12C18O, respectivamente, e precisões de 0,267‰, 0,245‰ e 0,128‰ para 16O12C16O, 16O13C16O e 16O12C18O. Isso resultou em precisões de 0,348‰ (∆638) e 0,302‰ (∆828) em 25 s. A troca simulada de amostra-referência destaca o potencial do nosso sistema e a necessidade de mais desenvolvimento. Conclusões Demonstramos medições simultâneas de ∆638 e ∆828 em CO2 com precisões de <0,35‰ em 25 s usando um IRLS a laser único à temperatura ambiente. Desenvolvimentos futuros sobre a melhor resolução dos picos de 16O12C16O e 16O13C16O e controle de temperatura do sistema poderiam melhorar ainda mais a precisão das medições.