用于預濃縮氣態(tài)樣品的方法和設備的制造方法
【專利摘要】提供一種用于濃縮分析系統(tǒng)的氣流中的分析物氣體的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包含至少一個分離裝置、至少一個氣體入口管線、至少一個檢測器、至少一個氣體出口管線、連接到所述氣體入口管線的第一分離管線以及用于控制所述第一分離管線中的氣流的第一分離式閥。還提供一種用于濃縮分析物氣體的方法。
【專利說明】
用于預濃縮氣態(tài)樣品的方法和設備
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種連續(xù)氣流系統(tǒng)，其用于濃縮例如元素分析器、氣體色譜儀和質譜儀的分析型工具中的樣品。本發(fā)明另外涉及一種用于預濃縮分析型工具中的分析用樣品的方法。
【背景技術】
[0002]元素分析是一種用于測定不同材料(包括液體、固體和氣體)的碳、氮、氫、氧和/或硫組成的方法。在元素分析期間，樣品通常通過在高溫鍋爐(一般為100tC或高于10(TC)中燃燒轉化成例如出、CO、CO2、N2、SO2以及H2O的單種氣體，一般借助于催化劑促進燃燒。燃燒產品通過惰性運載氣體(He或Ar)運載到檢測器。為了定量或定性測定各氣體物質，在一個或多個色譜柱(例如氣相色譜柱)中或通過吸附/熱解吸技術分離混合物，并且使用例如熱導檢測(TCD)、UV熒光、吸光光譜法(UV，可見光或IR)、火焰光度檢測、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)光光譜法(ICP-OES)、電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)、輝光放電質譜法(GD-MS)或針對同位素比率的質譜儀檢測。
[0003]典型系統(tǒng)包含將樣品材料轉化成單種氣體的反應器，吸附非所要氣體分析物(例如H2O)的一個或多個化學捕集器、一個或多個分離柱以及可為例如氣體傳感器和/或質譜儀的檢測器或上述其它檢測系統(tǒng)中的一個。反應器和分離裝置的吹掃體積決定系統(tǒng)中所需的運載氣體流量，即吹掃體積越大，所需的氣流越高。運載氣體流量通常在40-300ml/min范圍內，但可以低至幾mL/min到高達1000mL/min。
[0004]使打算檢測的氣態(tài)燃燒產品由運載氣體(例如氦氣或氬氣)傳輸通過系統(tǒng)。然而，運載氣體稀釋樣品轉化期間產生的氣體分子。因此，難以精確和準確檢測小氣體量;換句話說，信噪比變得不利。
[0005]在檢測之前濃縮樣品氣體代表這一困境的一種可能解決方案。本領域中已知預濃縮樣品的方法。舉例來說，常見預濃縮方法使用有時與低溫捕集結合在一起的吸附和解吸附技術。一般來說，在吸附劑的表面上進行吸附。捕集器裝載高樣品量直到所捕集的分析物的量對于明顯檢測器信號來說足夠。通常通過溫度速變來控制分析物的釋放。解吸附時間比吸附時間短得多，這最終使運載氣體流中的分析物增加。
[0006]舉例來說，Hansen和Sommer(《質譜學快報(RapidCommun.Mass Spectrom)))2007 ；21:314-318)描述使用煙灰缸系統(tǒng)收集殘余氣體用于隨后在質譜儀中檢測。
[0007]其它預濃縮技術使用膜，其中所要分析物氣體穿過膜，同時將剩余氣體混合物排除在外。分析物的運載氣體流量可以降低，引起使其濃縮。在US 5142143A中所述的方法中，吸附的氣體隨著低流量的運載氣體釋放成較低壓力，其中解吸附的氣體因此具有比運載氣體高的密度。
[0008]US 6155097A描述使載劑介質(這一實例中是空氣)通過膜氣體分離器來提高所述載劑介質中痕量氣相的濃度的系統(tǒng)。氣體分離器優(yōu)選地使痕量氣相的一部分通過并且將全部載劑介質排除在外，只允許其通過極小部分。接著用渦輪分子栗壓縮關于載劑介質在痕量氣相中濃縮的樣品，導致在栗的排氣口處的痕量氣相的密度提高。
[0009]US6649129中描述本領域中已知的另一系統(tǒng)，其披露使用低溫聚集器濃縮氣體樣品以傳遞到氣相色譜的系統(tǒng)。
[0010]US 4872334披露用于程序升溫毛細管氣相色譜的設備和方法。所述設備的特征在于其具有兩個用于運載氣體的流動路徑，所述運載氣體可在樣品注射裝置之前連接到一個流動路徑，并且流動路徑中的一個具有可快速停止或降低所述流動路徑中運載氣體的流量的閥。
[0011]US 2014/0283580披露一種基于借助于吸氣襯底捕集以獲得超濃縮稀有氣體的分析稀有氣體的系統(tǒng)，所述超濃縮稀有氣體隨后提取以供分析。
[0012]在WO2011/070574中，描述包括用于濃縮氣態(tài)樣品中的至少一種分析物的腔室的設備。濃縮分析物之后，使用運載氣體將濃縮的分析物轉移到色譜分離器中以供分析和隨后檢測。
[0013]全部這些事先描述的系統(tǒng)都有需要輔助裝置(例如捕集器、膜或吸附劑材料)來濃縮分析物氣體的缺點。
[0014]本發(fā)明已針對這一背景提供用于預濃縮分析物的系統(tǒng)和方法，這解決了所述問題中的一個或多個。

【發(fā)明內容】

[0015]本發(fā)明提供一種能夠通過不使用膜、捕集器或溶劑來降低運載氣體在連續(xù)流動系統(tǒng)中的流量并且維持流動方向的濃縮分析物氣體的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)因此不減少所分析的分析物的量就能夠提高分析物分離期間的檢測信號的信噪比。
[0016]根據本發(fā)明的第一方面，提供一種濃縮分析系統(tǒng)的氣流中的分析物氣體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含:(i)至少一個分離裝置，用于分離分析物氣體的組分；(i i)至少一個氣體入口管線，用于將分析物氣體從分析物氣體的供給源傳遞到分離裝置；(i i i )至少一個檢測器，用于檢測分析物氣體的組分；(iv)至少一個氣體出口管線，用于將組分從分離裝置傳遞到檢測器；以及(V)在第一接頭處與氣體入口管線流體聯(lián)通的第一分離管線，以及用于控制第一分離管線中的氣流的第一分離式閥。在一個優(yōu)選實施例中，所述系統(tǒng)進一步包含在檢測器上游在第二接頭處與氣體出口管線流體聯(lián)通的第二分離管線，以及用于控制第二分離管線中的氣流的第二分離式閥。在一些實施例中，所述系統(tǒng)包含一個氣體入口管線和一個氣體出口管線，用于將分析物氣體傳遞到分離裝置中以及從分離裝置傳遞。在一些實施例中，可以在所述系統(tǒng)中布置多個分離裝置，其中在第一分離裝置的氣體出口管線上布置一個或多個額外分離裝置。最后一個分離裝置的出口優(yōu)選地連接到檢測器。
[0017]本發(fā)明還可以延伸到元素分析器中的或與元素分析器組合的此類系統(tǒng)。本發(fā)明可進一步延伸到質譜儀中的或與質譜儀組合的此類系統(tǒng)。
[0018]本發(fā)明的另一個方面涉及一種元素分析器，其具有用于如本文所述濃縮分析物氣體的系統(tǒng)。
[0019]本發(fā)明的另一個方面提供一種濃縮樣品氣體的方法，所述樣品氣體用于在基于滯留并且具有氣體入口和氣體出口的連續(xù)流動的分析型裝置中檢測，所述方法包含以下步驟:(i)以第一流動速率向分析型裝置中提供氣體物料流，其中氣體含有暫時保留于裝置中的分析物氣體以及不保留的運載氣體；(ii)在分析物氣體在分析型裝置的氣體出口處顯現之前使進入分析型裝置的運載氣體的流動速率降低到第二流動速率，其中第二流動速率低于第一流動速率。進入分析型裝置的流動速率降低的結果是，分析物氣體隨著以第二流動速率行進通過基于滯留的分析型裝置時在運載氣體中濃縮?；跍舻姆治鲂脱b置可以是色譜柱，例如氣相色譜柱。
[0020]所述方法優(yōu)選地進一步包含提供在氣體入口上游的用于氣流的第一分離管線并且提供在用于分析物和運載氣體的出口下游的第二分離管線；以及進一步包含在氣體以第一流動速率流入裝置時使第一分離管線關閉并且使第二分離管線打開，并且在運載氣體以第二流動速率流入裝置中時使第一分離管線打開并且第二分離管線關閉。氣體從裝置的出口流入檢測器。進入檢測器的流動速率優(yōu)選保持為恒定或大體上恒定流動速率。
[0021]在一些實施例中，分析物氣體包含暫時保留于分離裝置中的多種組分(例如N2、C02以及SO2);所述方法進一步包含在分析物氣體的至少一種所選組分(例如SO2)在分析型裝置的氣體出口處顯現之前使進入分析型裝置的運載氣體的流動速率降低到第二流動速率；由此分析物氣體的至少一種所選組分隨著以第二流動速率行進通過基于滯留的分析型裝置而在運載氣體中濃縮。在一些實施例中，在分析物氣體的至少一種未選擇組分在分析型裝置的氣體出口處顯現之后使進入分析型裝置的運載氣體的流動速率降低到第二流動速率。
[0022]在一些實施例中，濃縮樣品氣體的方法涉及在如本文所述的系統(tǒng)中濃縮樣品氣體的方法。
[0023]在這一情形中，分析系統(tǒng)為用于產生、分離和/或檢測樣品或樣品組分的系統(tǒng)。分析系統(tǒng)可例如是用于檢測樣品的一種或多種分子組分的系統(tǒng)。分析型樣品可例如來自元素分析器(例如鍋爐和相關下游色譜儀)，其可與質譜儀組合使用。
[0024]在本發(fā)明情形中，分離裝置為用于分離樣品組分的裝置。分離裝置一般為分離樣品的分子組分的裝置，即所述裝置將此類物質的樣品內的一種或多種分子物質與其它一種或多種分子物質分離。分離機制可包含固定相的吸附或吸收或這些的組合。在一些實施例中，分離裝置為氣相色譜儀(GC) AC可例如是裝填GC柱或毛細管GC柱。使用GC柱，分離機制可以是大體上吸附(例如裝填柱)或大體上吸收(例如毛細管柱)。在一些實施例中，分離裝置為填充有吸附樣品的材料并且接著加熱以選擇性解吸附樣品組分的吸附柱。
[0025]在本發(fā)明情形中，分析物氣體為含有至少一種打算分析的組分的氣體。分析物氣體可例如為樣品氣體。
[0026]在本發(fā)明情形中，氣體管線是指任何用于傳輸氣體的通道、管、管道、毛細管等。技術人員將顯而易知，額外組件可配置于氣體管線上，例如接頭、閥、流量限制器、流量控制器、計量表等。這些組件有時也可與氣體管線流體連接。
[0027]在本發(fā)明情形中，分離管線為轉移氣體遠離另一氣體管線的氣體管線。兩個氣體管線(分離管線和氣體管線)在兩個管線流體聯(lián)通的街頭處會合。
[0028]分析物氣體可以并且通常提供于運載氣體中。運載氣體可以是適合惰性氣體，例如氦氣或氬氣。分析物氣體可以由化學反應器，例如元素分析器的化學反應器或化學鍋爐提供。樣品還可以由化學捕集器、低溫或頂部空間平衡裝置提供。
[0029]一般來說，第一分離式閥可以連接于第一分離管線上或與第一分離管線流體偶接，隨著閥狀態(tài)的改變允許氣體離開氣體入口管線流入第一分離管線。同樣，第二分離式閥可連接到第二分離管線或與第二分離管線流體偶接，隨著閥狀態(tài)的改變允許氣體離開氣體出口管線流入第二分離管線。在一個實施例中，第一和/或第二分離式閥具有氣體能夠流過分離管線的第一位置，和防止氣體流過分離管線的第二位置。
[0030]在一些實施例中，第一分離管線或第二分離管線或第一和第二分離管線向大氣敞開。然而，分離管線中的一個或多個還可以配置成與其它氣體管線(例如向分析物氣體的供給源(例如化學反應器)提供氣體的氣體管線)流體連接。在另一配置中，分離管線中的一個或兩個配置成向樣品引入系統(tǒng)(例如樣品注射器或樣品自動注射器)中提供氣流。在其它配置中，分離管線連接到可利用從系統(tǒng)的氣體入口和/或氣體出口管線分離的氣流的其它氣體系統(tǒng)。
[0031]第一分離式閥或第二分離式閥或第一或第二分離式閥兩個可分別配置在第一和/或第二接頭處或分別與第一和/或第二接頭流體聯(lián)通。閥的位置可以決定分離管線中的氣流。還可以配置閥的位置來決定氣體入口和/或氣體出口管線中的氣流。用于控制氣流的第一分離式閥可以配置在第一接頭處，所述閥具有氣體能夠通過第一分離管線和氣體入口管線流向分離裝置的第一位置(第一分離打開位置)，以及氣體能夠沿氣體入口管線流向分離裝置但防止流過第一分離管線的第二位置(第一分離關閉位置)。同樣，用于控制氣流的第二分離式閥可以配置在第二接頭處，所述閥具有氣體能夠通過第二分離管線和氣體出口管線流向檢測器的第一位置(第二分離打開位置)，以及氣體能夠沿氣體出口管線流向檢測器但防止沿第二分離管線流動的第二位置(第二分離關閉位置)。
[0032]因此可以通過第一和第二分離式閥的位置提供流量開關。在一種配置中，第一和第二分離式閥都關閉，并且保持氣流通過氣體入口和氣體出口管線?？梢酝ㄟ^打開第一和/或第二分尚式閥來提供流量開關，使氣體流過分尚管線。在一種配置中，改變第一分尚式閥的位置以允許氣體流過第一分離管線。在這一配置中，將由兩個氣體管線的尺寸決定通過氣體入口管線和第一分離管線的氣體相對流量。同樣，可以改變第二分離式閥的位置以允許氣體流過第二分離管線。
[0033]在一個實施例中，氣體入口管線上存在第一分離管線。第一分離管線可優(yōu)選地配置于分離裝置的上游。由于一些氣體通過第一分離管線釋放，因此打開第一分離管線將導致進入分離裝置的氣流減少。如果在分析物在運載氣流中進入分離裝置之后打開第一分離管線，那么分析物將以降低的流動速率移動通過分離裝置，因為運載氣體的一部分通過第一分離管線釋放。因此，分析物從分離裝置釋放時將更濃縮，并且因此將提高用于在檢測器中檢測分析物的信噪比。
[0034]在另一實施例中，存在兩個分離管線，第一分離管線和第二分離管線。第二分離管線可優(yōu)選地配置于分離裝置的下游，在分離裝置和檢測器之間。有利的是，第一分離管線和第二分離管線經構造以提供在固定壓力下通過分離管線的基本上類似的氣流。第一分離管線和第二分離管線例如優(yōu)選地可具有大體上類似的尺寸。這種配置的優(yōu)勢在于可以通過第一和第二分離管線的兩種不同配置向檢測器中提供恒定流量的氣體。在一個配置中，兩個分離式閥都關閉，并且由氣體入口管線中的氣流決定進入檢測器的氣體流量。在另一配置中，第一分離管線或第二分離管線中的任一個保持打開。同時切換第一和第二分離管線中的閥的位置將確保進入檢測器中的氣流恒定。因此，有利的是控制第一和/或第二分離式閥從而在分析物氣體濃縮或未濃縮時提供大體上類似或相同的進入檢測器的氣體流動速率。舉例來說，在第一背景中，盡管配置第一分離式閥使得第一分離管線關閉，但可以通過打開第二分離式閥而打開第二分離管線，并且通過第二分離管線釋放的氣體的量減少進入檢測器的氣流。接著改變第二分離式閥的位置以防止流入第二分離管線(第二分離管線關閉)。同時，改變第一分離式閥位置以允許氣體流過第一分離管線(第一分離打開)。由于兩個分離管線允許相同氣流，因此通過第一分離管線釋放的氣流將與第二分離管線相同。因此，通過同時更換第一和第二分離式閥的位置，將提供進入檢測器的恒定氣流。然而，在第一構造(第二分離管線打開，第一分離管線關閉)中，有高氣流進入分離裝置(例如可為分離柱)中。如果在這一進入分離裝置的高氣流內向裝置中提供樣品氣體，并且如果在分析物從分離裝置顯現到氣體出口管線中之前切換到第二構造(第一分離管線打開，第二分離管線關閉)，那么分析物將以降低的流動速率移動通過分離裝置。因此，分析物從分離裝置顯現出來時將比其進入裝置時更濃縮，而流入檢測器時保持恒定。
[0035]釋放到第一和/或第二分離管線中的氣體對于系統(tǒng)的背景來說是過量氣體，即實現系統(tǒng)的所要作用不需要或不合意的氣體。舉例來說，第二分離管線處的過量氣流可代表檢測器中不合意的氣流，從而使通過第一分離管線的開口釋放過量氣體提供進入分析型裝置的較低氣體流動速率時的基線作用降到最低。過量氣體還可以是在其他方面將導致檢測器中極高信號和/或信號飽和度(例如由于高樣品負荷引起)的氣體。
[0036]在檢測器處具有恒定氣流的另一優(yōu)勢在于相較于進入檢測器的氣流減少的情境將存在較少基線轉移。
[0037]優(yōu)選地可以包括在分離裝置上游，在氣體入口管線上的化學捕集器。化學捕集器可以例如是用于將水吸收到載劑和/或分析物氣體中的捕集器。所述系統(tǒng)的一個優(yōu)勢在于通過減少流過打開的分離管線的載劑，系統(tǒng)中的載劑流動氣體將減少。因此，化學捕集器上的負荷將較小，因此延長其壽命。
[0038]分析物氣體可以是分析系統(tǒng)中產生的任何氣體。分析物氣體的供給源可因此為提供用于分離和檢測的分析物的任何適合分析系統(tǒng)。在一些實施例中，分析物氣體為元素分析反應器(例如鍋爐或燃燒室)中產生的氣體。此類氣體或氣體組分包括例如N2、CO2、SO2、CO以及Hs。分析物氣體還可以包括H2O,其在一些配置中不合需要并且因此可借助于化學捕集器去除。
[0039]可以在分析期間的任何適宜時間借助于第一和第二分離管線將進入分離裝置的高氣流切換成減少的氣流。切換可例如基于系統(tǒng)的檢測器處的具體分析物的外觀選擇性進行。切換還可以基于系統(tǒng)的配置(例如其容量或體積)和運載氣體流動速率預編程。舉例來說，在一個配置中，NdPCO2氣體可用第一(高)流動速率離開氣相色譜柱。通過檢測器檢測之后，通過任一種上述方式減少氣流，從而使分析物(例如打算在柱上濃縮的SO2)具有較長滯留時間。
[0040]元素分析器中產生的分析物氣體在運載氣體中傳輸通過系統(tǒng)。元素分析系統(tǒng)需要相當大流量的運載氣體，通?？梢允羌s100-200mL/min。因為運載氣體可能相當昂貴，所以有利的是在本發(fā)明的氣體系統(tǒng)中能夠在兩個或更多個載劑源之間切換。在一個此類布置中，在氣體入口管線上，在分析物氣體供給源(例如元素分析反應器)和第一分離管線之間提供第二運載氣體入口。第二運載氣體入口管線可以在在分析物氣體供給源和第一分離管線之間的運載氣體接頭處流體連接到氣體入口管線。這一第二運載氣體入口管線可用于將第二運載氣體傳遞到氣體入口管線中。舉例來說，來自分析物氣體供給源的分析物氣體可以借助于第一運載氣體傳遞到分離裝置中。接著可能需要切換到已傳遞通過第二運載氣體入口管線的不同運載氣體的第二來源，例如因為第二氣體具有更好的色譜特性。
[0041]第二運載氣體入口管線可具有用于控制進入氣體入口管線中的氣流的氣流控制構件。
[0042]流量控制構件一般可通過任何流量控制器或調節(jié)閥提供。流量控制構件可例如為質量流量控制器或比例閥、體積流量控制器或允許在不連續(xù)步驟中調整流量的固定流量限制器的可切換組合。此類流量控制構件描述于US 7，928，369和WO 2007/112876中。流量控制構件可以手動或自動操作。其也可包含一個或多個自動或手動壓力調節(jié)器，其與壓力調節(jié)器下游的至少一個流量限制器組合。流量控制構件可以是自動、電子或數字流量控制器，例如如WO 2007/112876中所披露。流量控制構件的實例為來自賽默飛世爾科技公司(Thermo Scientific)的ConFloIV?。
[0043]第二運載氣體入口管線上的氣流控制構件因此可作為閥形式提供。閥可以例如是調節(jié)閥或比例閥。
[0044]在一個實施例中，閥配置于運載氣體接頭處或與運載氣體接頭流體聯(lián)通，其中所述閥具有氣體能夠從分析物氣體供給源通過氣體入口管線流向第一接頭并且防止第二運載氣體流入氣體入口管線的第一位置，以及防止氣體從分析物氣體供給源通過氣體入口管線流向第一接頭并且第二運載氣體能夠流入氣體入口管線，流向第一接頭的第二位置。因此，可以通過改變單個閥的位置來進行一種運載氣體到另一種運載氣體的切換。在閥的一個位置中，運載氣體流過分析物氣體供給源，通過氣體入口管線并且進入分離裝置。同時，通過閥的位置防止第二運載氣體流入氣體入口管線。在閥的第二位置中，第二運載氣體能夠流入氣體入口管線并且流入分離裝置，同時現在防止第一運載氣體流過氣體入口管線并且流入分離裝置中。在一個實施例中，被防止流入氣體入口管線的氣體排放到大氣中。還可配置系統(tǒng)使得被防止流入氣體入口管線的氣體例如借助于流體連接到其它氣體管線進行再循環(huán)，所述其它氣體管線例如用于向分析物氣體供給源(例如化學反應器)中提供氣體的氣體管線。在另一配置中，氣體可以再循環(huán)以向樣品引入系統(tǒng)(例如樣品注射器或樣品自動注射器)中提供氣流。
[0045]在氣體入口管線上還可以存在額外分離管線，其在運載氣體供給源之間切換時適用。因此，可以提供配置于氣體入口管線上，在分析物氣體供給源和運載氣體接頭之間的分析物氣體分離管線。分析物氣體分離管線可以具有用于引導氣流通過分析物氣體分離管線的閥。所述閥可以作為切換閥提供于分析物氣體分離管線與氣體入口管線之間的接頭處。所述閥可具有氣體能夠流過分析物氣體分離管線并且防止氣體流過分析物氣體分離管線下游的氣體入口管線的第一位置，以及防止氣體流過分析物氣體分離管線但能夠流過氣體入口管線的第二位置。在這一配置中，可優(yōu)選地使閥配置于運載氣體接頭處或與運載氣體接頭流體聯(lián)通，其中所述閥具有氣體能夠從分析物氣體供給源通過氣體入口管線流向第一接頭并且防止第二運載氣體流入氣體入口管線的第一位置，以及防止氣體從分析物氣體供給源通過氣體入口管線流向第一接頭并且第二運載氣體能夠流入氣體入口管線，流向第一接頭的第二位置。借助于這兩個閥，可以進行兩個運載氣體源之間的切換。在一種配置中，氣體從分析物氣體供給源流過氣體入口管線，并且進入分離裝置。用于控制分析物氣體分離管線中的氣流的閥對于分離管線中的氣流可關閉，因此使氣流來自分析物氣體供給源并且進入分離裝置。然而，可關閉運載氣體入口管線上的閥來防止第二運載氣體流入運載氣體入口管線中。通過打開運載氣體入口管線上的閥切換兩個閥的位置導致切換氣流，使得第二運載氣體現在由第二氣體供給源提供。分析物氣體分離管線處的閥可以對分析物氣體分離管線中的氣流打開，但防止氣體從分析物氣體供給源流入氣體入口管線，流向分離裝置。接著流過分析物氣體分離管線的氣體可以排放到空氣中，或者可以再循環(huán)用于其它用途。還可任選地提供運載氣體供給源，用于向第二氣體供應管線中供應氣體。
[0046]在系統(tǒng)的某些配置中，在氣體出口管線上，在分離裝置下游配置第二分離裝置可能適用。例如當分析高氣體負荷時，和/或當需要改良的峰形狀時此類布置可能適用，從而使分離達到最佳。在一些配置中，第二分離裝置與第一分離裝置相同。在其它配置中，第二分離裝置與第一分離裝置不同。第二分離裝置可例如包含基本上與第一色譜柱相同的第二氣相色譜柱。第二分離裝置還可以包含與第一色譜柱顯著不同的氣相色譜柱。在一些實施例中，第二分離裝置提供于第二分離管線的下游，在第二分離管線與檢測器之間。
[0047]在一些實施例中，第一分離管線和第二分離管線在分離管線接頭處會合，此處可以是第三氣體管線，例如流量控制氣體管線。因此，兩個分離管線可以在三通接頭處會合，其中一個氣體管線用于調節(jié)兩個分離管線中的流量。在一個實施例中，分離管線接頭包含用于選擇性控制第一分離管線、第二分離管線和/或流量控制氣體管線中的氣流的分離管線閥。
[0048]分離式閥可具有氣體能夠流過第一分離管線并且流入流量控制氣體管線中，當防止流過第二分離管線的第一位置，以及氣體能夠流過第二分離管線并且流入流量控制氣體管線但防止流過第一分離管線的第二位置。換句話說，分離式閥可選擇性調節(jié)第一分離管線和第二分離管線中的氣流。分離式閥可以是切換閥，其在一個位置允許流過第一分離管線并且流入流量控制氣體管線，并且在第二位置允許流過第二分離管線并且流入流量控制氣體管線。在任一配置中，切換閥將防止氣體流過另一分離管線并且流入流量控制氣體管線。
[0049]流量控制氣體管線可進一步包括流量控制裝置。應了解，流量控制裝置可以是用于控制氣流的任何適合裝置，例如質量流量控制器或比例閥、體積流量控制器或允許在不連續(xù)步驟中調整流量的固定流量限制器的可切換組合。
[0050]流量控制裝置可優(yōu)選地作為固定流量限制器的可切換組合形式提供。在一個實施例中，流量控制裝置呈在限制接頭處會合的第一限制管線和第二限制管線提供，且其中第一限制管線和第二限制管線各自包含用于控制氣流的固定流量限制器。
[0051]可進一步提供閥用于控制限制接頭處的氣流。閥可以例如是切換閥。在一個實施例中，閥具有氣體能夠流過第一限制管線但防止流過第二限制管線的第一位置，以及氣體能夠流過第二限制管線但防止流過第一限制管線的第二位置。
[0052]應了解，在根據本發(fā)明的系統(tǒng)的這種配置中，可能不需要第一分離式閥和第二分離式閥，因為使用分離管線閥調節(jié)第一和第二分離管線中的流量。因此，在一些配置中，在不具有第一和/或第二分離管線閥的系統(tǒng)上配置分離管線閥。因此，具有這種配置的系統(tǒng)可以省略第一分離式閥和第二分離式閥。
[0053]可以提供根據本發(fā)明的分離管線的布置和/或構造，在氣體通過分離管線排放時實現氣體入口和/或氣體出口管線中任何所要流動速率改變。舉例來說，分離管線可以經構造使得通過分離管線的流量與通過氣體入口和/或氣體出口管線的流量的比率在2:1到20:1范圍內。在一個優(yōu)選實施例中，通過分離管線的流量比通過氣體入口和/或氣體出口管線的流量的比率在2:1到10:1范圍內。在另一優(yōu)選實施例中，通過分離管線的流量比通過氣體入口和/或氣體出口管線的流量的比率在2:1到5:1、2:1到4:1或2:1到3:1范圍內。
[0054]根據本發(fā)明的氣體入口管線和/或氣體出口管線中的流動速率可以在10到1000mL/min范圍內。在一些優(yōu)選實施例中，氣體入口管線中的流動速率在20到800mL/min范圍內，30到600mL/min范圍內，40到400mL/min范圍內，50到200mL/min范圍內，或60到10mL/min范圍內。在一些實施例中，流動速率為約60mL/min、約70mL/min、約80mL/min、約90mL/min或約100mL/min。根據本發(fā)明的方法的較高流動速率(即用于降低流動速率的分離管線關閉時的流動速率)可以在上述范圍中。在第一分離管線下游和/或在氣體出口管線中，在第二分離管線下游，氣體入口管線中的較低流動速率可以在5到700mL/min范圍內，例如10至lj500mL/min范圍內，20到400mL/min范圍內，30到300mL/min范圍內，40到200mL/min范圍內，50到150mL/min范圍內或50到100mL/min范圍內。
[0055]如技術人員將了解，根據本發(fā)明預濃縮分析物樣品的作用是用于檢測分析物的提高的信噪比。這是由于c = n/V，其中c是濃度，η是分析物分子的數目(或分析物的摩爾量)，并且V是體積。通過減少體積來增加分析物的濃度。根據本發(fā)明的分離管線在一些實施例中可以對空氣敞開。在一些實施例中，分離管線中的至少一個連接到其它氣體管線，例如用于使氣體在系統(tǒng)中再循環(huán)和/或使氣體再循環(huán)到樣品傳遞裝置(例如自動采樣器)的氣體管線。
[0056]根據本發(fā)明的系統(tǒng)可經配置以包括至少一個控制器來控制至少一個閥的閥位置?？刂破骺蓛?yōu)選地經調適使得其可接收關于至少一個反映系統(tǒng)中氣體的存在和/或不存在、濃度或壓力的參數的輸入，并且基于參數信息向至少一個閥提供信號。在一些實施例中，控制器經調適以接收與關于至少一種分析物氣體或分析物氣體的組分的濃度有關的輸入，并且其中控制器能夠給予至少一個測量單元參數調整至少一個閥在系統(tǒng)中的位置。在一些配置中，控制器經調適以調整存在控制器的第一分離式閥、第二分離式閥和/或分離管線閥的位置。閥可因此也經調適以能夠接收來自控制器的輸入，視來自控制器的信號來改變其位置。
[0057]控制器可接收關于至少一種分析物氣體或分析物氣體的組分在氣體出口管線中(例如檢測器處)的濃度和/或存在或不存在的輸入。至少一種氣體的量的測定用于對系統(tǒng)中的至少一個閥的位置作出判斷。舉例來說，考慮僅包括第一分離管線的本發(fā)明的一個實施例。控制器可以從檢測器接收關于來自燃燒反應器的分析物(例如犯和/或CO2)存在的信息，所述分析物通常首先在分離裝置(例如氣相色譜柱)中洗脫。控制器隨后可向第一分離管線閥發(fā)送信號，所述閥改變其位置從而允許氣體流入第一分離管線中。這導致進入柱的氣流減少，并且因此，柱上任何具有預期低濃度的后續(xù)洗脫分析物(例如SO2)將以比其進入柱時的濃度高的濃度洗脫，導致提高用于其檢測的信噪比。
[0058]控制器在另一實施例中可以配置成控制分離管線閥的閥位置，從而調節(jié)第一和第二分離管線中的氣流。舉例來說，分離管線閥可以作為切換閥提供。在第一位置中，氣體流過第二分離管線并且流入流量控制氣體管線。遵照來自檢測器的信號，控制器向分離管線閥發(fā)送信號，所述閥改變位置從而防止在第二分離管線中流動，同時打開第一分離管線供流入流量控制氣體管線中。以這種方式，進入分離裝置的氣體流動速率降低，而檢測器處的氣體流動速率基本上恒定。
[0059]在某些實施例中，根據本發(fā)明的系統(tǒng)中的分析物氣體供應源為元素分析器。分析器可以具有用于將元素分析器的化學反應器中產生的分析物傳輸到氣體入口管線中的運載氣體供給源。另外，系統(tǒng)可包括超過一個運載氣體供給源。
[0060]在本發(fā)明的某些實施例中，氣體管線上的一個或多個接頭(例如第一接頭、第二接頭、運載氣體接頭、分離管線接頭和/或限制接頭)以T接頭形式提供。在這一情形中，T接頭意指三個流道的任何接頭，即含有三個臂的接頭。T接頭可作為T形件、Y形件或三個正交通道的接頭形式提供。接頭可另外作為二維接頭提供，其中三個通道處于同一平面內，或接頭可作為三維結構提供，其中三個通道不全部處于同一平面內(即三維“三角架”形式)。
[0061]例如氣體入口管線、氣體出口管線、分離管線和流量限制管線且包括本文中所述的氣體管線接頭的根據本發(fā)明的系統(tǒng)的組件可提供于機械加工塊體中，即呈一個機械片件形式。這意味著可通過從整個材料(例如金屬塊)機械加工來制造系統(tǒng)。另外，在或不在機械加工塊體中制造的情況下使用T接頭確保流經接頭中的開口是在完全機械控制下。T接頭設計確保擴散路徑良好地分離，這促進系統(tǒng)的設置和校準，因為其流動特性為充分確定且可預測的。[〇〇62]另外，應了解本發(fā)明可與本領域中已知的氣體入口系統(tǒng)組合，包含例如提供用于通過系統(tǒng)的分析物氣體供應源和氣體入口和出口管線傳輸分析物氣體的運載氣體入口系統(tǒng)。通常將提供此類氣體入口系統(tǒng)從而向分析物氣體供應源中提供氣體，所述氣體隨后引導到根據本發(fā)明的氣體入口管線中。
[0063]根據本發(fā)明的系統(tǒng)可以與用于檢測氣態(tài)分析物的任何適合檢測器組合提供或包括所述檢測器。在一些實施例中，檢測器為熱導檢測器(T⑶)。檢測器或者可以是或也可以是質譜儀，或任何其它適合類型的用于氣態(tài)分析物的檢測器。在一些實施例中，系統(tǒng)可包括熱導檢測器與質譜儀的組合。
[0064]在下文實例中進一步描述上述特征連同本發(fā)明的額外細節(jié)?！靖綀D說明】
[0065]技術人員將理解下文所述的圖式僅出于說明的目的。這些圖式不打算以任何方式限制本傳授內容的范圍。
[0066]圖1示出了元素分析系統(tǒng)的布局，其包括根據本發(fā)明的實施例的用于濃縮氣體的系統(tǒng)。
[0067]圖2示出了示范預濃縮的作用的色譜。
[0068]圖3示出了第二實施例，其中僅提供第一分離管線。[〇〇69]圖4示出了第三實施例，其中系統(tǒng)包括第一和第二分離管線，并且進一步包括用于提供第二運載氣體的四通閥。
[0070]圖5示出了另一實施例，其中提供第二運載氣體并且包括用于從反應器排放氣體的額外分路。
[0071]圖6示出了第五實施例，其中系統(tǒng)包括兩個分離裝置。
[0072]圖7示出了第六實施例，其中第一和第二分離管線合并，并且其中第一和第二分離管線中的流動速率通過配置于各別限制管線上的固定流量限制器調節(jié)?！揪唧w實施方式】
[0073]在下文中，將參看圖式描述本發(fā)明的示范性實施例。提供這些實例以提供對本發(fā)明的進一步理解而不是限制其范圍。
[0074]在以下描述中，描述一系列步驟。技術人員將了解，除非上下文要求，否則步驟次序對于所得配置和其作用并非至關重要。另外，技術人員將顯而易知的是無關于步驟次序， 所述步驟中的一些或全部之間可存在或不存在步驟之間的時間延遲。
[0075]應了解，本發(fā)明適用于調節(jié)氣流從而濃縮分析物氣體，并且可適用于多種分析系統(tǒng)中。另外，在實施例中采用元素分析器的優(yōu)選實施例說明根據本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，但應了解本發(fā)明也適用于其它針對氣體分析的分析系統(tǒng)。因此，系統(tǒng)中分析的氣體將可變。
[0076]參看圖1，示意性地顯示與根據本發(fā)明的氣體系統(tǒng)相連接的化學反應器1。所述系統(tǒng)具有氣體入口管線7,用于提供來自反應器并且進入氣相色譜柱4的分析物氣流。在氣體入口管線上配置有化學捕集器3，用于從穿過氣體入口管線的分析物氣體去除殘余水。提供氣體出口管線10將氣體從柱4向檢測器6引導。
[0077]在柱和化學捕集器上游提供第一分離管線2,并且在第一分離管線上提供第一分離式閥11。在氣體出口管線上，在柱和檢測器之間提供第二分離管線5，并且在上面提供第二分離式閥12。第一分離管線與氣體入口管線在第一接頭8處會合，而第二分離管線與氣體出口管線在第二接頭9處會合。盡管顯示分離閥分別位于第一和第二分離管線上，但應了解第一和第二分離閥可分別提供于第一和第二接頭處。一般來說，沿氣體入口和氣體出口管線優(yōu)選具有盡可能少的閥。因此，優(yōu)選在分離接頭與分離開口之間配置分離式閥。
[0078]如果第一分離式閥和第二分離式閥都關閉，和/或都定位使得提供氣流通過氣體入口管線和氣體出口管線但防止氣流通過第一和第二分離管線，那么將有氣流以離開反應器進入氣體入口管線的氣體流動速率所提供的流動速率來自化學反應器。舉例來說，這一流動速率可以是80mL/min。為了在檢測器6處提供恒定基線信號，關閉第一分離式閥11，使得在向系統(tǒng)中提供分析物氣體之前，氣體不流入第一分離管線2。在這一布置中，氣體入口管線中存在首先相對高流動速率的氣流并且進入氣體出口管線。在這一實例中，第一流動速率將為80mL/min。因為第二分離式閥12打開，所以氣流的一部分(過量氣體)通過第二分離管線5釋放，向檢測器中提供第二相對低流動速率的氣體。舉例來說，第二流動速率可以是30mL/min(即分離掉50mL)。隨后，以第一流動速率向系統(tǒng)中提供分析物氣體。分析物氣體將以第一流動速率進入分離裝置。在提供于運載氣體物流中的分析物氣體進入柱4之后，并且在需要濃縮的分析物出現在氣體出口管線中之前，通過改變第一分離式閥11的位置打開第一分離管線2從而使氣體流過第一分離管線。以此方式，氣體以第二較低流動速率流入柱 4。在這一實例中，此為流動速率30mL/min(S卩50mL通過第一分離管線分離掉)。同時，改變第二分離式閥12的位置，從而防止氣流通過第二分離管線并且保持第二流動速率(30mL/min) 進入檢測器中。第一分離管線的限制應該與第二分離管線和GC柱的限制總和相同。兩個分離管線中的限制因此將經調整是的通過檢測器的所得流量保持恒定。分離柱將向第一分離式閥之后的系統(tǒng)增加額外限制。然而，氣相色譜柱的限制通常太小，以致可以忽略。在此類情境中，兩個分離管線具有大體上相等的尺寸，因此允許在任何指定壓力下基本上相同的氣流。在其它實施例中，兩個分離管線中的限制將不同，是氣相色譜柱中的限制的原因。因此，在同時改變通過第一和第二分離管線的氣流期間和之后，進入檢測器的氣流將保持為第二流動速率。然而，進入柱的氣流現在是較低的第二流動速率，這導致柱上的剩余所要分析物氣體濃縮。當分析物氣體離開柱時，其將還是第二流動速率，導致檢測分析物的信噪比增加。在這一實例中，分析物濃縮2.66倍。
[0079]優(yōu)選由控制器(未示出)控制第一和第二分離式閥的位置切換?？刂破骺膳渲贸苫陬A設參數(例如時間、檢測器6處特定氣體的濃度或不存在或存在)發(fā)送信號來改變閥的位置。舉例來說，化學反應器(尤其燃燒反應器)產生的分析物氣體可含有氣體混合物(包括 N2、C02、H20以及S02)。一般來說，樣品化合物中N和C比S豐富得多。因此，元素分析反應器中燃燒和還原產生的S〇2的濃度將比N2和C〇2低得多。離開化學反應器的分析物氣體含有N2、 C〇2、H20以及S02的混合物。通過化學捕集器3去除水，而N2、C02和S02基本上同時以第一流動速率進入分離柱。然而，N#PC02最先離開分離柱。通過打開第二分離管線分離掉這些氣體的過量部分。一旦通過檢測器檢測到這些氣體，控制器設定成向閥發(fā)信號，使得同時切換第一和第二分離式閥的位置。因此，S02氣體以第二流動速率移動通過柱，并且將全部出現在檢測器處(由于第二分離管線關閉)并且比進入柱時濃縮。
[0080]轉而參看圖2,示出了示范性預濃縮作用。所示為兩個色譜圖，代表不使用(上部色譜圖)和使用(下部色譜圖)樣品氣體的預濃縮進行分析。在兩個色譜圖中，顯示約l.〇5mg泥沼質土的分析結果。以200mL/min的第一流動速率提供含有N2、C02和S02的混合物的樣品氣體。在正常模式中，即不改變流動速率，檢測器處出現的分析物氣體的量如上部色譜圖中所示。樣品中S02的量比犯和0)2低，導致信噪比相對差。下部色譜圖中示出了預濃縮的作用。此處，柱中流動速率從200mL/min降低到80mL/min導致大體上增加的峰高度(強度增加2/3)和峰面積(增加約3倍的面積)，因此S02在較低流動速率下流動，并且S02通過分離管線無損失。 如可進一步了解，S〇2與其它氣體在柱上充分分尚。
[0081]轉而參看圖3,顯示替代實施例，其含有配置在柱和化學捕集器上游的單個分離管線2。通過打開分離管線，將減少分離柱中的氣流。因此，可使例如他和/或C02的樣品氣體以第一流動速率進入柱，并且隨后通過打開分離管線2上的閥11降低流動速率。應了解因為不存在第二分離管線，所以檢測器6處的氣流將相伴減少。因此，盡管這一實施例表示簡化的布置，但當氣體流動速率降低時，檢測器處可存在基線轉移。
[0082]在一些實施例中，可以在分離柱4之前經分離管線2分離掉高負荷的分析物氣體， 從而避免柱超負荷作用。如果使用H20捕集器3,那么降低的氣體負荷擴大捕捉能力。對于這一類型的分析，運載氣體流量通常增加到140-300mL/min。[〇〇83]在圖4中，在氣體入口管線上，在反應器1下游并且在第一分離管線2上游，配置4通閥13。所述閥連接到第二運載氣體供給源(未示出)，并且還含有向大氣敞開的管線。借助于這個閥，可以改變系統(tǒng)中的運載氣體。因此，在第一位置中，閥處于實線指示的位置。在這一位置，來自反應器的分析物氣體能夠穿過閥并且進入分離柱。同時，二次運載氣體的任何流量將被排放到空氣。在這一排放口處可以配置大限制器，使得第二運載氣體在排放到空氣時的消耗極低。在將樣品裝載到柱上的期間可以打開第二分離管線5,減少檢測器處的樣品量。在裝載分離柱之后，可以改變閥13的位置，使得氣流沿虛線。在這一配置中，來自反應器的氣體排放到空氣，同時閥將二次運載氣體的流量引導到分離柱中。這種配置的優(yōu)勢在于可能在色譜期間改變運載氣體，并且還減少第二運載氣體的需要量。第二運載氣體可以例如是氦氣，其比其它類型的運載氣體(例如氬氣)昂貴，但對色譜分辨率有利。因此，有利的是在作為運載氣體的氬氣中提供高流量氣體通過反應器，并且將柱上的運載氣體切換成氦氣。
[0084]圖5示出了替代布置，其中四通閥換成兩個閥和一個額外分離管線。因此，運載氣體供給源(未示出)提供進入氣體入口管線7的第二運載氣體源。通過閥25調節(jié)二次運載氣體的流量。所述閥顯示為配置于從二次運載氣體供應源到運載氣體接頭26的管線上?；蛘?， 所述閥可以作為切換閥提供于運載氣體接頭處。此外，在反應器1的下游提供額外分析物氣體分離管線23。在氣體入口管線7和分析物氣體分離管線23之間的接頭處提供切換閥24。在正常操作中，氣體從反應器1，通過氣體入口管線7流向第一分離管線2。此時，閥24和25都關閉，從而防止第二氣體流入氣體入口管線并且通過分析物氣體分離管線23排放分析物氣體。通過改變切換閥24的位置，來自反應器1的分析物氣體排放到大氣中。同時，可以打開閥 25使第二運載氣體流入氣體入口管線中?？梢栽谔峁┑诙\載氣體的氣體管線上配置額外流量控制器(未示出)。因此，在這一替代布置中，可以在系統(tǒng)的分離柱和檢測器中切換運載氣體，并且流過反應器的氣體將排放到空氣。技術人員也將了解，閥和分離管線的替代配置和組合可以配置成模仿4通閥的功能。
[0085]轉而參看圖5,示出存在兩個分離柱4和14的實施例。在這一情形中，第一分離柱4 預先分離分析物氣體的組分。第二柱配置在第二分離管線的下游?？梢匀缟衔乃鼋柚诘谝缓偷诙蛛x管線調整通過第一柱的氣流。因此，第二分離管線在樣品裝載期間可保持打開以分離掉過量犯和0)2。在這些氣體穿過第二分離管線之后，關閉管線，同時打開第一分離管線，從而降低第一分離柱中的流動速率。然而，第二分離柱將在較低第二流動速率下連續(xù)操作。這種配置可適用于第一分離柱存在高樣品負荷時的實例。通過第二分離管線分離掉一部分氣流將導致第二柱的樣品負荷較少，導致分離和峰形狀的改善。第二分離柱14可以選擇低流動速率來改善峰形狀。
[0086]在圖6中，示出了本發(fā)明的另一變體。此處，通過固定流量限制器提供控制分離管線中的氣流的構件，并且通過切換閥提供限制器之間的切換。因此，轉而參看圖6,分離管線 2(虛線)和5(實線)在分離管線接頭15處會合。在接頭處配置切換閥22來選擇性控制第一和第二分離管線中的氣流。切換閥進一步連接到流量控制氣體管線21。在流量控制氣體管線上配置第二分離式閥16用于將氣流選擇性引導至第一限制管線18或第二限制管線17中。分別借助于第一流量限制器20和第二流量限制器19控制第一和第二限制管線中的流量。借助于兩個切換閥，第一和/或第二分離管線中的流量可以選擇性引導到第一或第二限制管線中，因此提供選擇性控制各分離管線中的氣流的可能性。第一切換閥22選擇性打開第一或第二分離管線中的流量，而第二切換閥16選擇性地對兩個限制管線中的任一個打開，用于選擇性控制所述分離管線中的流量。如果總限制要求由于系統(tǒng)條件的改變而改變，那么這將適用。
[0087]技術人員將了解可適合地配置其它限制管線從而提供第一和第二分離管線中氣流的額外控制。
[0088]作為這一實施例的優(yōu)勢的說明，可以加熱第二分離柱。由于加熱的作用，對柱的限制將提高，導致氣流減少。這可以通過切換到對限制管線增加的限制，通過改變切換閥16的位置來平衡。
[0089]如基于本發(fā)明的前述描述應了解，本發(fā)明提供簡單并且低成本的解決方案在連續(xù)流動系統(tǒng)中濃縮分析物氣體，而不需要捕集器或其它用于吸附和解吸附分析物的構件。另夕卜，本發(fā)明提供一種減少分析期間使用的氣體的量的方式，這將降低柱過載的風險，并且也將導致用于吸附氣體管線中的水的化學捕集器的壽命延長?？梢曰谌魏沃付ǚ治龅男枰獊碚{整通過分離管線釋放的樣品的量(即所謂的分離比)。還可以根據任何具體分析的需要 (例如運載氣體的類型和流量以及打算分離的分析物的形式)選擇分離柱。另外，通過在分離管線的排放端配置切換閥，可以用自動方式調節(jié)分離管線中的氣流?？扇芜x地包括額外限制器，提供其它流量控制機會。
[0090]如本文所用，包括在權利要求書中，除非上下文另外指示，否則術語的單數形式應理解為也包括復數形式，并且反之亦然。因此，應注意，除非上下文另外明確規(guī)定，否則如本文所用，單數形式“一 (a/an)”和“所述”包括多個參考物。[0091 ]在整個說明書和權利要求書中，術語“包含”、“包括”、“具有”和“含有”以及其變化形式應理解為意指“包括(但不限于)”，且并不打算排除其它組分。[0092 ]應了解，可對本發(fā)明的上述實施例作出變化，但這些變化仍屬于本發(fā)明的范圍內。 除非另外說明，否則說明書中所披露的特征可經用于相同、等效或類似目的的替代特征替換。因此，除非另外說明，否則所披露的每個特征表示一系列通用等效或類似特征的一個實例。[0〇93] 使用例如“舉例來說”、“例如(such as、for example)”等的示范性語言僅打算更好地說明本發(fā)明且不指示對本發(fā)明的范圍的限制，除非如此要求。除非上下文另外明確指示，否則說明書中描述的任何步驟可按任何次序進行或同時進行。
[0094]說明書中所披露的所有特征和/或步驟可按任何組合來組合，至少一些特征和/或步驟相互排斥的組合除外。具體來說，本發(fā)明的優(yōu)選特征適用于本發(fā)明的所有方面并且可以任何組合形式使用。
【主權項】
1.一種用于濃縮分析系統(tǒng)的氣流中的分析物氣體的系統(tǒng)，所述濃縮系統(tǒng)包含 至少一個分離裝置，用于分離分析物氣體的組分； 至少一個氣體入口管線，用于將來自分析物氣體供給源的分析物氣體傳遞到所述分離裝置； 至少一個檢測器，用于檢測所述分析物氣體的組分； 至少一個氣體出口管線，用于將所述組分從所述分離裝置傳遞到所述檢測器； 在第一接頭處與所述氣體入口管線流體聯(lián)通的第一分離管線，以及用于控制所述第一分離管線中的氣流的第一分離式閥； 其中所述第一分離管線的開口通過所述第一分離管線釋放氣流的一部分并且由此降低通過所述分離裝置的流動速率。2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其進一步包含在所述檢測器上游在第二接頭處與所述氣體出口管線流體聯(lián)通的第二分離管線，以及用于控制所述第二分離管線中的氣流的第二分咼式閥。3.根據權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述第一和/或第二分離式閥具有氣體能夠流過所述分離管線的第一位置，以及防止氣體流過所述分離管線的第二位置。4.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述第一分離管線和/或所述第二分離管線向大氣敞開。5.根據權利要求1到3中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述第一分離管線和/或所述第二分離管線連接到氣體供應管線用于向分析物氣體的供給源提供氣體和/或連接到樣品引入系統(tǒng)用于向分析物氣體的供給源提供樣品。6.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中用于控制氣流的所述第一分離式閥配置在所述第一接頭處，所述閥具有氣體能夠通過所述第一分離管線和所述氣體入口管線流向所述分離裝置的第一位置，以及氣體能夠沿所述氣體入口管線流向所述分離裝置但防止流過所述第一分離管線的第二位置。7.根據權利要求2到6中任一項所述的系統(tǒng)，其中用于控制氣流的所述第二分離式閥配置在所述第二接頭處，所述閥具有氣體能夠通過所述第二分離管線和所述氣體出口管線流向所述檢測器的第一位置，以及氣體能夠沿所述氣體出口管線流向所述檢測器但防止沿所述第二分離管線流動的第二位置。8.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述分析物氣體提供于優(yōu)選地選自氦氣和氬氣的運載氣體中。9.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述分析物氣體的供給源通過化學反應器提供。10.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其進一步包含在所述氣體入口管線上配置在所述分離裝置上游，優(yōu)選在所述分離裝置和所述第一接頭之間的化學捕集器。11.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其進一步包含第二運載氣體入口管線，其在所述分析物氣體供給源與所述第一分離管線之間的運載氣體接頭處流體連接到所述氣體入口管線。12.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第二運載氣體入口管線具有用于控制進入所述氣體入口管線的氣流的氣流控制構件。13.根據權利要求11或12所述的系統(tǒng)，其進一步包含配置在所述氣體入口管線上的在所述分析物氣體供給源與所述運載氣體接頭之間的分析物氣體分離管線，所述分析物氣體分離管線進一步包含用于引導氣流通過所述分析物氣體分離管線的閥，所述閥具有分析物氣體能夠流過所述分析物氣體分離管線并且防止氣體流過在所述分析物氣體分離管線下游的所述氣體入口管線的第一位置，以及防止分析物氣體流過所述分析物氣體分離管線但能夠流過所述氣體入口管線的第二位置。14.根據權利要求11或12所述的系統(tǒng)，其進一步包含配置在所述運載氣體接頭處或與所述運載氣體接頭流體聯(lián)通的閥，其中所述閥具有氣體能夠從所述分析物氣體供給源通過所述氣體入口管線流向所述第一接頭并且防止第二運載氣體流入所述氣體入口管線中的第一位置，以及防止分析物氣體從所述分析物氣體供給源通過所述氣體入口管線流向所述第一接頭并且第二運載氣體能夠流入所述氣體入口管線，流向所述第一接頭的第二位置，并且其中任選地，所述閥進一步配置成使得被防止流入所述氣體入口管線的氣體排放到大Ho15.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其進一步包含第二分離裝置，其中所述第二分離裝置配置在所述第二分離管線下游，在所述第二分離管線和所述檢測器之間。16.根據權利要求2到15中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述第一分離管線和所述第二分離管線在分離管線接頭處交會，并且其中流量控制氣體管線連接到所述分離管線接頭。17.根據權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述分離管線接頭包含用于選擇性控制所述第一分離管線、所述第二分離管線和/或所述流量控制氣體管線中的氣流的分離管線閥，其中所述分離管線閥任選地具有氣體能夠流過所述第一分離管線并且流入所述流量控制氣體管線，但防止流過所述第二分離管線的第一位置，以及氣體能夠流過所述第二分離管線并且流入所述流量控制氣體管線但防止流過所述第一分離管線的第二位置。18.根據權利要求16或17所述的系統(tǒng)，其中所述流量控制氣體管線進一步包含流量控制裝置，其優(yōu)選地呈在限制接頭處會合的第一限制管線和第二限制管線提供，所述限制接頭流體連接到所述流量控制氣體管線，且其中所述第一限制管線和所述第二限制管線各自包含用于控制氣流的固定的流量限制器。19.根據權利要求18所述的系統(tǒng)，其中用于控制氣流的閥定位在所述限制接頭處，所述閥具有氣體能夠流過所述第一限制管線但防止流過所述第二限制管線的第一位置，以及氣體能夠流過所述第二限制管線但防止流過所述第一限制管線的第二位置。20.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其進一步包含用于控制所述閥中的至少一個的閥位置的控制器，且其中所述控制器任選地接收來自所述檢測器的輸入，且其中所述至少一個閥的位置是基于所述分析物氣體的至少一種組分的存在或不存在的判斷。21.根據權利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述控制器接收來自所述檢測器的關于至少一種分析物氣體的輸入，且其中基于所述分析物氣體的濃度的測定調整所述至少一個閥的位置。22.根據權利要求20或21所述的系統(tǒng)，其中所述控制器配置成同時調整兩個或更多個閥的所述位置，優(yōu)選地使得所述控制器配置成調整所述第一分離式閥和所述第二分離式閥的所述位置，使得當所述第一分離式閥打開時所述第二分離式閥關閉，并且因此當所述第一分尚式閥關閉時所述第二分尚式閥打開。23.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述分離裝置為氣相色譜。24.—種濃縮樣品氣體的方法，所述樣品氣體用于在基于滯留并且具有氣體入口和氣體出口的連續(xù)流動的分析型裝置，具體來說根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)中檢測，所述方法包含以下步驟: 提供以第一流動速率進入所述分析型裝置的氣流，其中所述氣體含有包含保留于所述裝置中的至少一種組分和不保留的運載氣體的分析物氣體； 通過由第一分離管線分離掉所述氣流的一部分，在所述分析物氣體的至少一種所選組分在所述分析型裝置的所述氣體出口處顯現之前使進入所述分析型裝置的所述運載氣體的所述流動速率降低到第二流動速率，所述第一分離管線在連接到所述氣體入口的氣體入口管線上或與所述氣體入口管線流體聯(lián)通，其中所述第二流動速率低于所述第一流動速率； 所述分析物氣體的所述至少一種所選組分由此在以所述第二流動速率行進通過所述基于滯留的分析型裝置時在所述運載氣體中濃縮。25.根據權利要求24所述的方法，其中所述分析型裝置為分離裝置，優(yōu)選地氣相色譜。26.根據權利要求24或25所述的方法，其中所述第一流動速率在40到400mL/min范圍內，且其中所述第二流動速率在10到100mL/min范圍內，優(yōu)選地使得所述第一流動速率與所述第二流動速率的比率在2:1到10:1范圍內。27.根據權利要求24到26中任一項所述的方法，其中所述運載氣體的流動速率到所述第二流動速率的所述降低在所述分析物氣體與運載氣體的混合物置換成運載氣體的同時進行或在其之后立即進行。28.根據權利要求24到27中任一項所述的方法，其中通過位于所述分離裝置內或在所述分離裝置下游的分析物氣體檢測器監(jiān)測分析物氣體在所述分離裝置的所述出口處的所述顯現。29.根據權利要求28所述的方法，其中通過由第二分離管線分離掉過量氣流來保持進入所述分析物氣體檢測器的氣體流動速率從而大體上等于當所述氣體以所述第一流動速率進入所述分析型裝置時的所述第二流動速率，所述第二分離管線在所述分析型裝置的所述出口與所述檢測器之間的氣體出口管線上或與所述氣體出口管線流體聯(lián)通，所述第二分離管線在所述氣體以所述第二流動速率進入所述分析型裝置時關閉。30.根據權利要求24到29中任一項所述的方法，其進一步包含提供在所述氣體入口上游的用于所述氣流的第一分離管線并且提供在用于所述分析物和運載氣體的所述出口下游的第二分離管線；以及進一步包含在所述氣體以所述第一流動速率流入所述裝置時使所述第一分離管線關閉并且使所述第二分離管線打開，并且在所述運載氣體以所述第二流動速率流入所述裝置中時使第一分離管線打開并且所述第二分離管線關閉。31.根據權利要求24到30中任一項所述的方法，其中所述分析物氣體包含暫時保留于所述裝置中的多種組分;所述方法進一步包含在所述分析物氣體的至少一種所選組分在所述分析型裝置的所述氣體出口處顯現之前使進入所述分析型裝置的所述運載氣體的所述流動速率降低到所述第二流動速率；由此所述分析物氣體的所述至少一種所選組分隨著以所述第二流動速率行進通過所述基于滯留的分析型裝置而在所述運載氣體中濃縮。32.根據權利要求31所述的方法，其進一步包含在所述分析物氣體的至少一種未選擇組分在所述分析型裝置的所述氣體出口處顯現之后使進入所述分析型裝置的所述運載氣體的所述流動速率降低到所述第二流動速率。
【文檔編號】G01N30/06GK106093251SQ201610280599
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月29日 公開號201610280599.8, CN 106093251 A, CN 106093251A, CN 201610280599, CN-A-106093251, CN106093251 A, CN106093251A, CN201610280599, CN201610280599.8
【發(fā)明人】J·施韋特斯, M·庫魯門, H-J·舒呂特, O·克拉克
【申請人】塞莫費雪科學有限公司