用于气体色谱法的柱组件制造技术

本发明专利技术涉及用于气体色谱法的柱组件。一种用于气体色谱法的柱组件，其由流体冷却并且包括毛细柱、用于加热毛细柱的至少一部分的加热元件以及具有腔并且与毛细柱和加热元件的至少一者相接触管道。当被通电时，加热元件升高毛细柱的温度。为了降低毛细柱的温度，流体流动通过管道，并且热量被从毛细柱传递到管道中的流体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术基本涉及气体色谱法的领域，并且更具体地，涉及用于气体色谱法的柱组件。
技术介绍
气体色谱法通常在环境温度以上的温度下进行，一般通过安装在对流炉中来控制的独立柱温度。炉热控制系统通常依靠周围环境来进行气体色谱法仪器的柱组件的向下温度调整。该向下温度调整的最大速率通常通过关掉任何加热器并且在可能的时候施加强制空气对流来实现。因为热交换的速率与温度差成比例，所以冷却速率随着炉接近环境温度而减慢。炉规模越大并且越隔离，该处理可以变得越慢。为了比由用于具体设计的对流和传导施加的物理限制更快地冷却，或者冷却到环境限制以下的温度，必须使用不同的方式来移除热量，诸如致冷液体或热电冷却器。致冷液体是在环境压力下具有低的沸腾温度的液体。致冷液体可以被在期望冷却的点处机械地传递和释放。快速汽化以及所产生的气体的膨胀通过蒸发冷却和焦耳-汤姆森冷却而导致大的温度降。更一般地，液态二氧化碳的圆柱形容器被安装阀门并且排出到气体色谱法仪器的整个内部炉中，以提供焦耳-汤姆森冷却。这是效率低并且昂贵的工艺，因为整个圆柱形容其可以被快速地排空以迅速地冷却气体色谱法仪器的炉。在热电冷却(或珀耳帖冷却)中，固态主动热泵将来自装置的一侧的热量传递到另一侧。然而，热电冷却被实际地限制到更小尺寸的气体色谱法仪器并且提供有限的热传递速率。热电冷却也对于其热泵浦处理需要具有显著的热耗散的大的电流。因为相比于热电冷却，致冷液体可以有效地冷却，所以将致冷液体排出到气体色谱法仪器的炉中是用于冷却气体色谱法(GC)柱的传统方法。低热质量(LTM)气体色谱法柱组件的发展消除了传统的气体色谱法炉的、作为对于快速地加热和冷却气体色谱法柱的阻碍的有效质量。然而，这种传统的LTM柱组件的冷却速率仍然取决于对流条件、柱温度与环境温度之间的差异以及低热质量装置表面面积。虽然由于更小的质量，冷却相比于传统的气体色谱法炉更快，但是花费在对柱进行冷却上的时间仍然是不能进行生产的等待时间，并且应当被最小化，以使得气体色谱法仪器的生产能力的利用最大化。同样，低热质量气体色谱法仪器不能将柱温度降低到低于环境温度。因此，需要这样一种装置和方法，其用于对气体色谱法仪器的柱进行快速冷却并且保持低于环境的温度，而不浪费并昂贵地使用相对大量的致冷液体
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种用于气体色谱法的柱组件。根据本专利技术的一个实施例的柱组件包括用于气体色谱法的毛细柱，其中，毛细柱包括前末端和后末端，以及管道，其具有外表面并限定了腔，其中，毛细柱被布置在管道附近，使得当冷却流体经过管道的腔时，毛细柱的温度被减小。在一些实施例中，毛细柱绕管道螺旋地缠绕。在一些实施例中，毛细柱包括当电流从其中传导通过时产生热量的金属涂层。在一些实施例中，管道由当电流从其中传导通过时产生热量的金属制成。在一些实施例中，柱组件还包括被布置为至少与毛细柱的一部分和管道的一部分相接触的加热元件。在一些实施例中，加热元件包括细长电线，并且其中毛细柱和细长电线绕管道螺旋地缠绕。在一些实施例中，加热元件绕管道缠绕并且毛细柱绕加热元件和管道的组合缠绕。在一些实施例中，毛细柱绕管道缠绕，并且加热元件绕毛细柱和管道的组合缠绕。在一些实施例中，柱组件包括与管道的腔流体连通的节流装置。节流装置可以是阀门或熔块(frit)。本专利技术的另一个方面涉及一种气体色谱法仪器。该气体色谱法仪器包括上述任何一种柱组件；用于将样本引入毛细柱的前末端中的样本入口 ；以及与毛细柱的后末端流体连通的检测器。本专利技术的另一个方面涉及用于制造气体色谱法柱组件的方法。根据本专利技术的一个实施例的方法包括提供用于气体色谱法的毛细柱，其中，毛细柱可选地包括在其外表面上的金属涂层；以及将毛细柱布置在管道附近，使得当冷却流体流动通过管道的腔时，毛细柱的温度被减小。该方法还包括绕毛细管柱和管道中的至少一者缠绕加热元件。在一些实施例中，毛细柱被布置为使其绕管道缠绕。在一些实施例中，该方法还包括将节流装置与管道的一端相连接，使得节流装置与管道流体连通。节流装置可以是阀门或熔块。本专利技术的另一个方面涉及用于执行气体色谱法的方法。根据本专利技术的一个实施例的方法包括利用与毛细柱相邻的加热元件来加热毛细柱，以使得毛细柱中的被分析物的温度增加，以及使得冷却流体通过与毛细柱和加热元件二者相邻的管道，以保持或降低毛细柱和加热元件的温度。通过以下描述和权利要求，本专利技术的其他方面和优点将会变得清楚。附图说明结合在这里并且构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的多个实施例，并且与本说明书一同用于解释本专利技术的原理。图I是根据一个方面的气体色谱法仪器的示意图。图2是根据一个方面的柱组件的侧正视图。图3是图2的柱组件沿着图2的线3-3的截面图。 图4是图2的柱组件沿着图2的线4-4的截面图。图5是根据一个方面的具有护套的图2的柱组件的截面图。图6是根据一个方面的柱组件的截面图。图7是使用根据本专利技术的一个实施例的快速冷却低热质量(LTM)柱组件的标准混合物的典型离析。图8示出了根据本专利技术的实施例的用于快速冷却低热质量(LTM)柱组件的快速再循环时间，其使得实验可以在不具有长的延迟(例如，这里示出的3分钟)的状态下重复。具体实施例方式通过参照以下具体描述、示例、附图和权利要求以及它们在先和在后的描述可以更容易理解本专利技术。然而，公开和描述本装置、系统和/或方法之前，应当理解除非特别指明，本专利技术不局限于这里公开的具体装置、系统和/或方法，因为它们当然可以进行变化。也理解这里使用的术语是为了描述具体方面并且不是为了限制。如说明书和权利要求中使用的，单数形式的词语包括复数的指代物，除非上下文明确地规定。因此，例如，所提到的“柱”可以包括两个或以上的这种柱，除非上下文表明的相反情况。 范围可以在这里被表示为从“约” 一个具体值和/或到“约”另一个具体值。在表示这种范围时，另一个方面包括从一个具体值和/或到其他具体值。类似地，当通过使用“约”作为前缀来表示值时，可以理解具体值形成另一个方面。还可以进一步理解每个范围的端点与其他端点既有关系，又独立。如这里使用的，术语“可选的”或“可选地”表示随后描述的事件或条件可能发生也可能不发生，并且描述包括该时间或条件发生的情况及其不发生的情况。公开了一种柱组件，其包括包括前末端和后末端的毛细柱、用于加热毛细柱的至少一部分的加热元件以及具有外表面并限定了腔的管道，该管道被构造为接收冷却流体以使其穿过腔，其中，管道相对于毛细柱和加热元件定位，使得随着冷却流体穿过管道，毛细柱和加热元件的温度都被减小。也公开了一种柱组件，其还包括被构造为测量毛细柱的温度的温度探测器。还公开了一种柱组件，其中，加热元件包括细长电线，并且其中毛细柱和细长电线绕管道螺旋地缠绕。还公开了一种柱组件，其中，毛细柱和细长电线都与管道的外表面相接触。还公开了一种柱组件，其中，加热元件绕管道缠绕，并且毛细柱绕加热元件和管道的组合缠绕。还公开了一种柱组件，其中，毛细柱绕管道缠绕，并且加热元件绕毛细柱和管道的组合缠绕。还公开了一种柱组件，其中，管道的一部分形成环形，其中，加热元件包括绕管道的该部分螺旋地缠绕的细长电线，并且毛细柱的至少一部分绕细长电线和管道的该部分的组合缠绕。还公开了一种柱组件，其还包括定位在电传导组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·V·马斯塔斯弛，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：