用于分析时变气流的便携式电子系统技术方案

描述了用于分析随时间变化的气流的便携式系统1，该系统包括采样室18、气体采样模块7、离子过滤模块8以及离子检测模块9。采样室18适于保持在受控的采样压力Pc下，并且被配置为接收具有随时间变化的待分析气体组成的至少一种气流F。布置成与采样室18流体连通的气体采样模块7被配置为调节来自采样室18的气体颗粒的输入气流Fi和来自采样模块7的输出气流Fo，以便在采样模块7内部再现表示待分析的气体组成的气体组成。气体采样模块7进一步被配置为电离所述气体颗粒并发射产生的离子，以便生成具有表示待分析的气体组成的离子组成的离子流I。所述离子组成采样模块7还适于在其内部保持受控电离压力Pi，并且其还以这样的方式配置，使得输入气流Fi包括在采样压力Pc下处于分子状态或主要分子状态的多个微流，并且输出气流Fo是在电离压力Pi下处于分子状态或主要分子状态的流。离子过滤模块8可操作地连接到采样模块7以接收离子流I，并且被配置为可控地选择存在于离子流I中的至少一种类型的离子，并且生成相应的至少一个均匀的离子束I’，其具有表示待分析的气体组成中的相应气体颗粒的浓度的强度。离子检测模块9可操作地连接到离子过滤模块8以接收至少一个离子束I’，并且被配置为测量至少一个离子束I’的强度并且生成表示待分析的气体组成中相应的气体颗粒的浓度的相应的电信号S。

Portable electronic system for analyzing time-varying air flow

A portable system 1 for analyzing a time dependent airflow is described, comprising a sampling chamber 18, a gas sampling module 7, an ion filtration module 8, and an ion detection module 9. The sampling chamber 18 is adapted to remain at a controlled sampling pressure Pc and is configured to receive at least one airflow F having a time varying gas to be analyzed. The gas is arranged and the sampling chamber in fluid communication with the 18 sampling module 7 is configured to input Fi airflow regulating the gas particles from the sampling chamber 18 sampling output flow Fo 7 module from and, in order to reproduce the internal sampling module 7 said gas to be analyzed consisted of. The gas sampling module 7 is further configured to ionize the gas particles and emit the resulting ions to generate an ion stream I having an ion consisting of a gas to be analyzed. The ionic composition of 7 sampling module is suitable for keeping the pressure ionization controlled Pi in its interior, and also in such a way that the input stream configuration, Fi includes a plurality of micro flow in molecular state or major molecular state in the sampling pressure of Pc, and the output flow Fo is in the molecular state or major molecular state in ionization under the pressure of Pi flow. 8 ion filter module is operatively connected to the sampling module to receive 7 I ion flow, and configured to controllably ion selection exists in ion current of at least one type of I, and generates at least one uniform ion beam corresponding I ', which has said the corresponding concentration of the gas particle gas in the strength of the. Ion detection module 9 is operatively connected to the ion filter module 8 to receive at least one I ion beam, and configured to measure at least one I ion beam intensity and concentration of the gas particles that generates the corresponding component of the gas to be analyzed the corresponding electrical signal S.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析时变气流的便携式电子系统
本专利技术涉及用于分析随时间可变的气流(例如从色谱柱输出的那些流)的组成的电子系统的领域。本专利技术还包括用于分析时变气流的设备和方法。
技术介绍
现有技术的描述存在几种用于分析气流的已知系统。通常，但不排他地，这种系统与输出它们分析的流的气相色谱柱(chromatographiccolumn)组合运行。例如，已知使用质谱仪来分析气流的系统。为了操作，这些已知的系统利用质谱法的原理，仅能够在恒定流下工作，此外，需要准备真空压力环境(例如，低于1mbar，且优选约为10-3mbar)，其中，它们电离应用质谱技术所必需的气体颗粒。上述已知系统的技术要求意味着这些系统必须装备有用于测量和控制流强度的装置和泵送装置。这可能导致各种缺陷。当注入的实际的流是非恒定强度的流时，流测量和控制装置对于以恒定流尽可能多地工作是必要的。具体而言，它们必须包括至少一个具有高精度和温度控制的流量计，因此相对庞大和昂贵。用于从电离环境中提取待分析的注入流的大部分以便产生电离所需的真空条件的泵送装置本身可能相对庞大且昂贵。除了上述之外，分析的精度取决于通过作为泵送的结果获得的真空压力气体残余物表示待分析的气体组成的保真度。这种精度对于大多数应用可能是不足的，可能需要复杂的程序和系统用于校正和调整。最后，在上述已知的解决方案中，在进行分析的同时，通过以受控的方式富集待分析的气态组合物不可能提高分析的精度。此外，在操作期间不可能执行校准。另一方面，在越来越多的重要应用中，需要具有用于分析时变气流的系统，这些系统是紧凑的、便携的和便宜的，并且同时是精确和可靠的。这可以是有利的，具体(但不限于)用于分析从一个或多个气相色谱柱输出的气体组成。如上所述，用于气体分析的已知系统不能满足上述期望的要求或上述需要。鉴于上述，本专利技术的目的是设计和提供用于分析时变气流的设备，以及使用这种设备的相关设备和方法，这些设备和方法被改进以满足上述要求，并且能够至少部分地克服上述参考已知技术的缺点。
技术实现思路
通过根据权利要求1所述的系统来实现该目的。在从属权利要求2至17中限定了系统的其他实施方式。在权利要求18和19中限定了包括上述系统的气相色谱分析设备。在权利要求20中限定了使用本专利技术的系统分析时变气流的方法。在从属权利要求21至23中限定了该方法的另外的实施方式。附图说明根据本专利技术的用于分析时变气流的系统，以及采用这种系统的设备和方法的进一步的特征和优点将从以下作为非限制性实例提供的优选实施例的描述中得出，参考附图，在附图中：-图1是根据本专利技术的系统的简化功能图；-图2至图6示出了包括在系统的实施方式中的采样模块的部分；-图7是这种采样模块的透视图；-图8示出了包括在系统的实施方式中的离子过滤模块的结构图；-图9示出了包括在系统的实施方式中的离子检测模块的结构图；-图10是系统的实施方式中的采样室的透视图；-图11是包括在系统的实施方式中的采样室和采样模块的一部分的分解透视图；-图12示出了包括在系统的实施方式中的采样室和采样模块的另一部分的侧剖视图；-图13和图14分别示出了系统的实施方式的分解图和透视图；-图15和图16分别示出了系统的另一实施方式的分解图和透视图；-图17是根据本专利技术的设备的另一实施方式的透视图；-图18表示根据本专利技术的设备的另一实施方式的示意图。具体实施方式参考图1至图16，具体而言，参考图1，描述了用于分析时变气流的便携式系统1。该系统1包括采样室18、气体采样模块7、离子过滤模块8和离子检测模块9。采样室18适于保持在受控的采样压力Pc下，并且其被配置为接收具有随时间可变的待分析的气体组成(即，气体组合物)的至少一种气流F。布置成与采样室18流体连通的气体采样模块7被配置为调节来自采样室18的气态颗粒(即，气体颗粒)的输入气流Fi和来自采样模块7的输出气流Fo以便在采样模块7内再现表示待分析的气体组成的气体组成。此外，采样模块7被配置为电离所述气体颗粒并且发射所产生的离子，以便产生具有表示待分析的气体组成的离子组成的离子流I。此外，采样模块7适于在其中保持受控电离压力Pi。采样模块7被配置为使得输入气流Fi包括在在采样压力Pc下处于分子状态或主要分子状态的多个微流，并且输出气流Fo是在电离压力Pi下处于分子状态或主要分子状态的流。离子过滤模块8可操作地连接到采样模块7以接收离子流I，并且被配置为可控地选择存在于离子流I中的至少一种类型的离子，并且生成相应的至少一个均匀的离子束I’，其具有表示待分析的气体组成中的相应气体颗粒的浓度的强度。离子检测模块9可操作地连接到离子过滤模块8以接收至少一个离子束I’，并且被配置为测量这样的至少一个离子束I’的强度并且生成相应的电信号S，该电信号表示待分析的气体组成中相应的气体颗粒的浓度。根据实施方式，系统1被配置为分析在强度和组成上随时间可变的气流F。根据实施实例，系统1被配置为对从相应的至少一个气相色谱柱输出的至少一个流F进行气相色谱分析。在这种情况下，采样室18被配置为允许与至少一个色谱柱的流体连通，以便接收至少一个输出流F。根据进一步的实施实例，系统1被配置为对从相应的气相色谱柱输出的多个流F进行气相色谱分析。因此，在这种情况下，系统1适于布置成与多个气相色谱柱流体连通。根据实施方式，系统1是集成设备。在典型的示例性实施方式中，在采样模块7内维持的上述电离压力Pi是真空压力。具体地，电离压力Pi可以在10-2mbar和10-6mbar之间。根据实施方式选项，系统1的离子过滤模块8和离子检测模块9保持在低于或等于电离压力Pi的压力下。根据优选实施方式选项，系统1被配置为将采样模块7内的电离压力Pi维持在10-2mbar和10-5mbar之间的范围内；在离子过滤模块8中的过滤压力Pf低于电离压力，并且通常在10-5和10-7mbar之间的范围内；并且检测模块9中的检测压力Pr低于过滤压力，并且通常在10-6和10-8mbar之间的范围内。根据各种实施例实例，采样压力Pc根据进入采样室18的气流F而保持恒定或以可控的方式改变。根据实施方式的选项，采样压力Pc在10-3mbar和104mbar之间的范围内。具体地，采样压力Pc可以是大气压或类似。参考输入气流Fi和输出气流Fo，应当注意的是，根据通常使用的命名法，术语“处于分子状态的流”是指这样的气流，在该气流中，气体颗粒的(即，气体分子的)平均自由路径λ相当于或大于其所在的通道或容器的尺寸D，由此每个颗粒的路径几乎是自由的并且相对于其他颗粒是独立的。关于流的分类，通常接受的定义与定义为“处于分子状态的流”一致，其中，参数D/λ相当于或小于1。此外，“主要分子状态的流”被定义为其中参数D/λ为几个单位的数量级的流(例如，通常﹤10)：事实上，在这种条件下，虽然严格地说，颗粒之间的碰撞不会降低到零，但大多数颗粒在大多数时间处于分子状态条件下。例如，由A.Roth，NHPC于1976编写的书“真空技术(VacuumTechnology)”的第2章和第3章可被认为是关于该主题的权威理论参考。显然，平均自由路径λ还取决于压力和温度的条件；具体而言，其与以开尔文测量的温度成正比，并且与压力成反比。假设阀系统的显著使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析时变的气流的系统(1)，所述系统(1)是便携式的并且包括：‑采样室(18)，适于保持在受控的采样压力(Pc)下，并且所述采样室(18)被配置为接收具有随时间变化的待分析的气体组成的至少一个气流(F)；‑与所述采样室(18)流体连通的气体采样模块(7)，所述气体采样模块(7)被配置为调节来自所述采样室(18)的气体颗粒的输入气流(Fi)并且调节来自所述气体采样模块(7)的输出气流(Fo)以便在所述采样模块(7)内部再现表示所述待分析的气体组成的气体组成，所述气体采样模块(7)进一步被配置为电离所述气体颗粒并发射所产生的离子，以便生成具有表示所述待分析的气体组成的离子组成的离子流(I)，所述采样模块(7)进一步适于在其内部维持受控的电离压力(Pi)；‑离子过滤模块(8)，可操作地连接到所述采样模块(7)以接收所述离子流(I)，并且所述离子过滤模块(8)被配置为可控地选择存在于所述离子流(I)中的至少一种类型的离子并且生成相应的至少一个均匀的离子束(I’)，所述离子束具有表示所述待分析的气体组成中的相应的气体颗粒的浓度的强度；‑离子检测模块(9)，可操作地连接到所述离子过滤模块(8)以接收至少一个所述离子束(I’)，并且所述离子检测模块(9)被配置为测量至少一个所述离子束(I’)的强度并且生成表示在所述待分析的气体组成中相应的气体颗粒的浓度的相应的电信号(S)；其中，所述输入气流(Fi)包括在所述采样压力(Pc)下处于分子状态或主要分子状态的多个微流，并且所述输出气流(Fo)是在所述电离压力(Pi)下处于分子状态或主要分子状态的流。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.07 IT MI2014A0012291.一种用于分析时变的气流的系统(1)，所述系统(1)是便携式的并且包括：-采样室(18)，适于保持在受控的采样压力(Pc)下，并且所述采样室(18)被配置为接收具有随时间变化的待分析的气体组成的至少一个气流(F)；-与所述采样室(18)流体连通的气体采样模块(7)，所述气体采样模块(7)被配置为调节来自所述采样室(18)的气体颗粒的输入气流(Fi)并且调节来自所述气体采样模块(7)的输出气流(Fo)以便在所述采样模块(7)内部再现表示所述待分析的气体组成的气体组成，所述气体采样模块(7)进一步被配置为电离所述气体颗粒并发射所产生的离子，以便生成具有表示所述待分析的气体组成的离子组成的离子流(I)，所述采样模块(7)进一步适于在其内部维持受控的电离压力(Pi)；-离子过滤模块(8)，可操作地连接到所述采样模块(7)以接收所述离子流(I)，并且所述离子过滤模块(8)被配置为可控地选择存在于所述离子流(I)中的至少一种类型的离子并且生成相应的至少一个均匀的离子束(I’)，所述离子束具有表示所述待分析的气体组成中的相应的气体颗粒的浓度的强度；-离子检测模块(9)，可操作地连接到所述离子过滤模块(8)以接收至少一个所述离子束(I’)，并且所述离子检测模块(9)被配置为测量至少一个所述离子束(I’)的强度并且生成表示在所述待分析的气体组成中相应的气体颗粒的浓度的相应的电信号(S)；其中，所述输入气流(Fi)包括在所述采样压力(Pc)下处于分子状态或主要分子状态的多个微流，并且所述输出气流(Fo)是在所述电离压力(Pi)下处于分子状态或主要分子状态的流。2.根据权利要求1所述的系统(1)，被配置为分析在强度和组成上随时间变化的气流。3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，被配置为对离开相应的至少一个气相色谱柱的至少一个流(F)进行气相色谱分析，其中，所述采样室(18)被配置为允许与至少一个所述气相色谱柱流体连通以便接收至少一个离开的流(F)。4.根据权利要求3所述的系统(1)，被配置为进行在相应的气相色谱柱的输出端处的多个流(F)的气相色谱分析。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述系统(1)是集成设备。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，进一步包括：-第一泵送装置(19)，被配置为从所述采样室(18)提取气体以便控制所述采样压力(Pc)；-第二泵送装置(95)，被配置为从所述采样模块(7)提取气体以便控制所述电离压力(Pi)；-泵送控制装置。7.根据权利要求6所述的系统(1)，包括安装在所述离子过滤模块(8)中的微型的第一泵送构件(95)，和/或安装在所述气体采样模块(7)中的第二泵送构件(95)，和/或安装在所述离子检测模块(9)中的第三泵送构件(95)，并且其中，泵送构件被配置为在所述采样模块(7)中维持范围在10-6mbar和10-2mbar之间的电离压力(Pi)以在所述过滤模块(8)中维持低于所述电离压力(Pi)且通常在10-5mbar和10-7mbar之间的过滤压力(Pf)，并且在所述检测模块(9)中维持低于所述过滤压力(Pf)且范围在10-6mbar和10-8mbar之间的检测压力(Pr)。8.根据权利要求5所述的系统(1)，其中，所述采样室(18)被微型化并且其集成在所述集成设备中。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述采样模块(7)包括：-电离室(6)，所述电离室(6)适于保持在所述电离压力(Pi)下并且被配置为容纳并电离所述气体颗粒；-入口构件(2)，被配置为抑制或允许和/或调节在所述电离室中的所述输入气流(Fi)的入口，并且所述入口构件(2)包括气流调节接口(22)，所述气流调节接口具有多个亚微米尺寸的纳米孔(20)，所述纳米孔适于以受控的方式被打开或关闭以允许或抑制处于分子状态或主要分子状态的多个所述微流；-可操作地连接到所述离子过滤模块(8)的离子出口构件(3)，被配置为抑制或允许和/或调节处于分子状态或主要分子状态的所述输出气流(Fo)以及所生成的离子的所述离子流(I)，所述出口构件(3)包括能够以受控方式被打开或关闭的孔口(30)以便控制所述输出气流(Fo)的输出传导性；-采样模块控制装置(40)。10.根据权利要求9所述的系统(1)，其中，所述采样模块(7)进一步包括：-第一致动装置(25)，包括多个微型化的纳米孔的打开/关闭构件(26)，每个微型化的所述打开/关闭构件(26)适于打开或关闭相应的纳米孔(20)以分别最大化或最小化所述纳米孔(20)的传导性；-包括闸门(36)的第二致动装置(35)，所述第二致动装置被配置为以受控的方式完全关闭或保持完全打开或部分地阻挡所述离子出口构件(3)的孔口(30)；-采样模块控制装置(40)，被配置为控制所述第一致动装置(25)和所述第二致动装置(35)。11.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述电离室(6)包括：-至少一个电离源(61)；-电离区域(62)，包含已经通过所述调节接口(22)进入的所述气体颗粒，所述电离区域(62)被布置成电离所述气体颗粒并生成相应的离子；-第一离子提取装置(63)，被配置为确定穿过至少一个第一离子提取窗口(64)的所生成的离子的优选轨迹，所述离子通过所述第一离子提取窗口离开所述电离区域(62)，并且随后所述第一离子提取装置引导所述离子朝向所述离子出口构件(3)；-电离室控制装置(65)。12.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述离子过滤模块(8)包括：-过滤区域(81)，所述离子束(I)通过所述过滤区域以被过滤，所述过滤区域(81)包括第二离子提取窗口(84)，至少一个均匀的所述离子束(I’)通过所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹皮耶罗·门萨，拉法埃莱·科雷亚莱，
申请(专利权)人：纳米技术分析责任有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT