一种集成的微型富集器系统，包括干燥与净化器(1)、微型富集器(2)、隔膜阀(3)、微型加热器(4)、制冷器(5)，其中干燥与净化器(1)集成在微型富集器(2)之前，隔膜阀(3)集成在微型富集器(2)之后，而微型加热器(4)和制冷器(5)分别集成在微型富集器(2)的上下表面。以及一种微型干燥与净化器的制造方法和集成的微型富集器系统的制造方法。本发明专利技术的集成化微型富集器系统，不仅可以处理复杂的样品，而且可大幅提高富集效率，压缩色谱峰的峰展宽及减少拖尾程度；可以填充多种吸附材料，极大提高了其应用领域，可广泛应用到环境空气质量监测、装备内环境空气质量监测、智能电网以及石油勘探等领域。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种集成的微型富集器系统，包括干燥与净化器(1)、微型富集器(2)、隔膜阀(3)、微型加热器(4)、制冷器(5)，其中干燥与净化器(1)集成在微型富集器(2)之前，隔膜阀(3)集成在微型富集器(2)之后，而微型加热器(4)和制冷器(5)分别集成在微型富集器(2)的上下表面。以及一种微型干燥与净化器的制造方法和集成的微型富集器系统的制造方法。本专利技术的集成化微型富集器系统，不仅可以处理复杂的样品，而且可大幅提高富集效率，压缩色谱峰的峰展宽及减少拖尾程度；可以填充多种吸附材料，极大提高了其应用领域，可广泛应用到环境空气质量监测、装备内环境空气质量监测、智能电网以及石油勘探等领域。【专利说明】
本专利技术涉及富集器
，更具体地，涉及。
技术介绍
在环境空气质量监测、装备内环境监测、智能电网故障诊断以及石油勘探等现场气体样品快速检测中，由于样品大多潮湿、组分浓度低并含有大量的粉尘污染物，直接对样品进行检测分析，很难实现有效识别，而且也容易造成分离色谱柱及检测器的污染。因此，在对样品分析之前，必须进行样品的预处理:去除样品中的水蒸气、尘埃以及提高样品中各组分浓度。 富集器的功能是实现对样品中各组分的富集，提高各组分的浓度，从而提高检测仪对低浓度样品的检测能力，是实现低浓度样品分析检测的前提。 在现有的富集技术中，既有传统的管式富集器，也有微型化的富集器，前者一般应用在实验室中，而后者多用在现场分析中。 传统富集器，绝大部分是在金属管内填充吸附材料，外面缠绕加热器。这种富集器由于体积大，热解吸过程中升温速度慢，因此其富集率一般比较小，色谱峰展宽比较厉害，而且其功耗高，不易于便携式色谱仪集成，极大的限制了其应用。 米用MEMS (Micro-electro-mechanical-system,微电子机械系统，简称 MEMS)技术制备的微型气体富集器与传统的富集器相比，由于热容量及体积小，能在更小的功耗下获得更快的升温速率，从而显著地提高富集效率。如图1所示，如弗吉尼亚州立工学院研制的一种立柱阵列结构的微富集器，是利用深刻蚀工艺刻蚀出长方形微形立柱阵列，相邻的立柱彼此垂直，构成十字柱阵列，以此来增加吸附材料的容量及气流在富集器分布的一致性。Pt加热器制备在硅片的背面，而正面用阳极键合玻璃进行密封。吸附剂采用Tenax-TA，利用喷墨打印的方法涂覆在立柱的表面。这种微型富集器的优点在于对某些特定气体的富集率比较高，但其缺陷在于: 1、这种微型富集器，由于沟道尺寸小，一般的固体吸附材料(粉末状，颗粒直径在60-120目)很难进入富集器沟道内，因此这种微型富集器可涂覆的吸附材料类型有限，这就限制了其应用领域； 2、这种微型富集器，虽然通过设置微型立柱的方式增大了微型富集器沟道的总面积，但这种富集器，其沟道的深度一般在100-200微米，可涂覆的吸附材料总量有限，限制了可富集的气体样品容量； 3、这种富集器功能比较单一，仅仅具备富集功能，不具备对复杂样品的干燥，粉尘过滤功能； 4、这种富集器，控制色谱峰展宽的能力较差，而且容易造成色谱峰拖尾的现象。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种集成化的微型富集器系统，以实现大样品容量、低功耗的样品的多功能富集处理。 为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种集成化的微型富集器系统，包括干燥与净化器I和微型富集器2，其中所述干燥与净化器I包括干燥器和净化器，以及所述干燥与净化器I集成在所述微型富集器2之前。 其中，所述微型富集器2基于MEMS技术，利用硅基与玻璃基底加工而成；所述微型富集器2采用多通道、大通径的并行结构；以及所述微型富集器沟道的长度为0.lm-0.5m,优选为0.2m ;宽度为0.优选为0.8mm ;所述硅基底和玻璃基底上沟道的深度为 0.3mm-0.5mm,优选为0.4mm,所述硅基底和玻璃基底密封后，沟道总深度为0.优选为0.8mm。 其中，所述微型富集器2沟道的宽度和深度大于等于2?3倍单个吸附材料的颗粒直径。 其中，所述微型富集器2内填充有吸附材料，以及所述吸附材料是碳纳米管、Tenax-TA 或 Carbopack X。 其中，在所述微型富集器2的出口端设置有微型过滤器。 其中，基于MEMS技术，在所述干燥器的沟道内加工出了两种不同结构的微型立柱，一种用于将液滴快速击碎雾化，另一种用于将雾化后的微细液滴快速汽化。 其中，所述干燥器内的微型立柱是矩形、箭头形或圆形。 其中，所述净化器与所述干燥器在同一基底上，通过同一工艺加工而成，以及所述净化器的沟道内填充了吸收材料。 其中，所述净化器内的吸收材料是活性炭、分子筛或5A。 其中，所述干燥与净化器I和所述微型富集器2沟道的形成方法是化学腐蚀、深刻蚀或激光刻蚀。 其中，在所述微型富集器2所在硅基底的下表面集成了微型加热器4。 其中，所述微型加热器4能在I分钟内将所述干燥器的温度升高到200°C。 其中，所述加热器的阻值在5-20欧姆之间，优选为8欧姆；以及所述加热器的材料是Pt。 其中，在所述微型富集器2所在硅基底的上表面集成了制冷器5。 其中，在所述微型富集器2的出口设置有隔膜阀3。 作为本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种微型干燥与净化器的制造方法，包括以下步骤: 清洗硅片，在其上表面形成所述微型干燥与净化器的干燥器和净化器的沟道； 在所述硅片下表面沉积一层SiN或氧化硅，然后在其上制作出微型加热器； 用玻璃将所述干燥与净化器所在硅片键合密封，即形成所述微型干燥与净化器。 所述的微型干燥与净化器的制造方法，还包括以下步骤: 将泵与所述干燥器一端连接，所述净化器的气体出口端浸没在吸收材料中，打开泵，吸收材料在泵的吸力作用下，进入沟道并依次填充在沟道中，待整个沟道填满之后，关闭泵，即可完成所述净化器中吸收材料的填充。 其中，填充的所述吸收材料是活性炭、分子筛或5A。 其中，所述干燥器沟道的长度为5mm-20mm,优选为1mm ;宽度为0.优选为0.4mm ;深度为0.lmm-0.5mm,优选为0.4mm ;所述微型立柱间的间隔在20微米-50微米之间，优选为30微米；以及所述净化器的沟道长度为5mm-20mm，优选为1mm;宽度为 0.2謹-1謹，优选为0.4mm ;深度为0.1mm-0.5謹，优选为0.4mm。 其中，所述加热器的阻值在5-20欧姆之间，优选为8欧姆；以及所述加热器的材料是Pt。 作为本专利技术的再一个方面，本专利技术提供了一种集成的微型富集器系统的制造方法，包括以下步骤: 在硅基底和玻璃基底上形成富集器沟道； 在所述硅基底的底部沉积一层SiN或氧化硅，然后在其上制作出微型加热器； 清洗所述硅基底和所述玻璃基底，并将其烘干，然后将所述硅基底上的沟道与玻璃基底上的沟道键合密封，即得所述集成的微型富集器系统。 所述的集成的微型富集器系统的制造方法，还包括以下步骤: 将如上任意一项所述的微型干燥与净化器集成在所述微型富集器系统的前端。 所述的集成的微型富集器系统的制造方法，还包括以下步骤: 将所述富集器气体出口与导气管连接封装，并与一泵相连，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集成化的微型富集器系统，包括干燥与净化器(1)和微型富集器(2)，其中所述干燥与净化器(1)包括干燥器和净化器，以及所述干燥与净化器(1)集成在所述微型富集器(2)之前。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙建海，崔大付，张璐璐，陈兴，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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