用于通过气相色谱法进行分析的设备制造技术

本发明专利技术公开了一种用于通过气相色谱法进行分析的设备，包括：色谱微柱（2）；检测模块（4），包括布置在通道中的至少一个NEMS和/或MEMS型检测器；直接流体连接部，位于色谱微柱（2）的排出端与检测模块（4）的通道的进入端之间；热电模块（6），其热面形成用于加热色谱微柱（2）的装置并且冷面形成用于冷却检测模块（4）的装置。

【技术实现步骤摘要】
用于通过气相色谱法进行分析的设备
本专利技术涉及一种提供高紧凑度的用于通过气相色谱法进行分析的微设备。
技术介绍
用于通过气相色谱法进行分析的微设备包括注射器、一个或多个微柱、以及与微柱串联连接的基于NEMS (纳米机电系统)和MEMS (微机电系统)的一个或多个检测器和用于处理由检测器发出的电信号的电子器件。这种微设备例如用于进行气体的分析和检测。为了确保微柱中的物质的良好分离和检测器上的更多选择性检测，在柱的内壁上和检测器的敏感元件上进行化学功能化(functional izat ion)。为了使柱尽可能好地完成其物质空间间隔的功能，优选地将其加热至高于环境温度，达到根据待分析产品而变化的温度，一般在50°C与200°C之间。此外，在某些情况下，可能感兴趣的是将检测器冷却至低于环境温度，以便通过物理吸附提高气态化合物的捕获效应:例如冷却至+10°C与-20°C之间。文献W02011/133721描述了一种用于通过色谱法进行分析的微设备，其包括由热电模块形成的用于加热和/或冷却微柱的装置以及用于加热检测器的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于通过气相色谱法进行分析的设备，其能够提供高紧凑度并减少部件的数量。上述目的由用于通过气相色谱法进行分析的设备获得，该设备包括至少一个微柱、布置在通道中的与微柱串联连接的至少一个检测器、用于加热微柱的装置和用于冷却所述至少一个检测器的装置，加热装置和冷却装置由至少一个热电模块形成，所述至少一个热电模块的热面形成加热装置，且至少一个热电模块的冷面形成冷却装置。由于同一元件既保证加热又保证冷却，所以这个设备具有高紧凑度。在一个实施方式中，该设备包括多个微柱，每个微柱连接到一个检测模块。所有的微柱均可与热电模块的热面接触，或者这些微柱叠置，只有单个微柱与热面接触。检测模块也可都与热电模块的冷面接触，或者叠置，进而只有单个模块与冷面接触。柱和/或检测模块的材料是良好的热导体，因此整个堆叠体基本上处于相同的温度。在另一实施方式中，该用于分析的设备包括多个热电模块。进而，本专利技术的主题是一种用于通过气相色谱法进行分析的设备，包括:-至少一个色谱微柱，-至少一个检测模块，包括布置在通道中的至少一个NEMS和/或MEMS型检测器，-直接流体连接部，位于色谱微柱的排出端与检测模块的通道的进入端之间，所述色谱微柱和所述检测器形成分析子组件，-用于加热色谱微柱的装置，由至少一个热电模块的热面形成，-用于冷却检测模块的装置，用于冷却检测模块的装置由热电模块的冷面形成。在一实施方式中，该设备包括至少一个第一热电模块和至少一个第二热电模块。在一实例中，第一热电模块的热面形成加热装置，第一热电模块的冷面与第二热电模块的热面接触，且第二热电模块的冷面形成冷却装置。在另一实例中，第一热电模块的热面形成加热装置，第一模块的冷面与散热器接触，第二热电模块的热面与所述散热器接触，且第二热电模块的冷面形成冷却装置。根据附加特征，该设备包括串联的至少两个分析子组件。进而，色谱微柱可叠置成使得色谱微柱中的单个色谱微柱与加热装置接触。检测模块可叠置成使得单个检测模块与冷却装置接触。在另一实例中，色谱微柱并列设置成使得所有色谱微柱都与加热装置接触。在另一实例中，检测模块并列设置成使得所有检测模块都与冷却装置接触。该设备有利地包括至少位于模块或模块组周围的热隔离装置。所述至少一个流体连接部优选地由毛细管形成。该用于分析的设备可有利地包括至少一个温度传感器和/或至少一个湿度传感器和/或至少一个流速传感器。每个子组件优选地被功能化，以检测一种或多种给定的分析物。【附图说明】通过如下的描述和附图将更好地理解本专利技术，附图中:图1是根据专利技术的用于分析的设备的第一实施方式的实例的示意图，图2是根据专利技术的用于分析的设备的第一实施方式的另一实例的示意图，图3是根据专利技术的用于分析的设备的第一实施方式的另一实例的示意图，图4是根据专利技术的用于分析的设备的第二实施方式的实例的示意图，其包括两个热电元件，图5是根据专利技术的用于分析的设备的第二实施方式的另一实例的示意图，其包括两个热电元件，图6是热电元件的实例的剖切视图。【具体实施方式】在图1中可以看到根据专利技术的用于分析的设备的第一实施方式的实例的示意图，其包括色谱柱2、检测模块4、以及加热和冷却装置6。在如下的描述中，色谱柱是通过微电子技术形成于基板中的色谱微柱。检测模块包括布置在通道中的一个或多个NEMS (纳米机电系统)和MEMS (微机电系统)型检测器，这些检测器旨在设置成与由色谱微柱分离的分析物接触。NEMS和MEMS检测器也通过微电子技术形成在基板上。[0041 ] 此外，术语“分析物”、“元素”、“物质”和“化合物”视为同义词并且指代包含在待分析气体中的气态化合物。该设备还包括旨在收集由检测器发射的信号的电子器件，所述电子器件8也由基板支承。在下文中，为了简单，将色谱柱称为“柱”。柱2包括入口端10和出口端12。待分析气体通过入口端10被引入柱中并通过出口端12排出。检测模块4也包括入口端14和出口端16。柱2的出口端12通过流体连接部15连接于检测模块4的入口端14。柱2的入口端10通过用于分析的设备而连接于旨在待分析的样本的供应源。该供应源未示出。检测模块4的出口端16连接于用于在分析之后回收样本的装置，或者例如在分析环境空气的情况下，所述样本直接排到外部环境中。电连接部18形成在检测模块4的检测器与电子器件8之间。加热和冷却装置6由包括基本上平行的第一面20和第二面22的至少一个热电模块形成。第一面20形成热电模块的热表面，且第二面22形成热电模块的冷表面。在图6中可以看到能够在图1的设备中实现的热电模块的实施方式的实例的剖切视图。图6中示出的热电模块包括基板25和串联连接的多个p-n结26。这些p-η结由η掺杂半导体材料26.1和P掺杂半导体材料26.2形成，这些材料26.1,26.2以交替方式布置且在热电模块6的第一表面22和第二表面24之间延伸。在相邻的η掺杂材料26.1与ρ掺杂材料26.2之间提供有互连，以便形成p-n结。当电势差施加于p-n结时，使得热电模块内出现热流，并因而在面22与面24之间出现温度差。下面，将认为面24是具有最低温度的面，称为冷面，并且认为面22是具有最高温度的面并称为热面。柱2与热面20接触，并且检测模块4与冷面22接触。该设备优选地包括用于将柱2、检测模块4以及加热和冷却装置6相对于外部环境热隔离的装置24。例如，热隔离元件布置在柱2的出口端12与检测模块4的入口端14之间的连接部周围以及位于柱2的入口端10和检测模块4的出口端16处。整个设备优选地容纳在一壳体中，该壳体方便了设备的操作并且对其进行保护。热隔离材料还具有使热面与冷面热隔离的效果。优选地，柱4的内壁被化学功能化,其覆盖有称为固定相(stationary phase)的材料层，例如PDMS (聚二甲基硅氧烷)。检测模块4的检测器有利地也被化学功能化。在一有利的方式中，该设备可设置有布置在柱2的入口端10上游的预浓缩器。在一有利的方式中，加热和冷却装置包括能够控制加热和冷却温度的温度传感器，例如，温度传感器可以是钼探针或热电偶。该用于分析的设备还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过气相色谱法进行分析的设备，包括：?至少一个色谱微柱（2），?至少一个检测模块（4），包括布置在通道中的至少一个NEMS和/或MEMS型检测器，?直接流体连接部，位于所述色谱微柱（2）的排出端与所述检测模块（4）的所述通道的进入端之间，所述色谱微柱和所述检测器形成分析子组件，?用于加热所述色谱微柱（2）的装置，由至少一个热电模块（6）的热面形成，?用于冷却所述检测模块的装置，其中，用于冷却所述检测模块（4）的装置由所述热电模块（6）的冷面形成。

【技术特征摘要】
2012.07.26 FR 12572601.一种用于通过气相色谱法进行分析的设备，包括: -至少一个色谱微柱(2)， -至少一个检测模块(4)，包括布置在通道中的至少一个NEMS和/或MEMS型检测器， -直接流体连接部，位于所述色谱微柱(2)的排出端与所述检测模块(4)的所述通道的进入端之间， 所述色谱微柱和所述检测器形成分析子组件， -用于加热所述色谱微柱(2)的装置，由至少一个热电模块(6)的热面形成， -用于冷却所述检测模块的装置， 其中，用于冷却所述检测模块(4)的装置由所述热电模块(6)的冷面形成。2.根据权利要求1所述的用于分析的设备，其中，包括至少一个第一热电模块(206.1)和至少一个第二热电模块(206.2)。3.一种用于通过气相色谱法进行分析的设备，包括: -至少一个色谱微柱(2)， -至少一个检测模块(4)，包括布置在通道中的至少一个NEMS和/或MEMS型检测器， -直接流体连接部，位于所述色谱微柱(2)的排出端与所述检测模块(4)的所述通道的进入端之间， 所述色谱微柱和所述检测器形成分析子组件， -用于加热所述色谱微柱(2)的装置，由至少一个第一热电模块(206.1)的热面形成， -用于冷却所述检测模块的装置， 其中，用于冷却检所述测模块(4)的装置由第二热电模块(206.2)的冷面形成， 并且其中，所述第一热电模块(206.1)的冷面与所述第二热电模块(206.2)的热面热接触。4.根据权利要求3所述的用于分析的设备，其中，所述第一热电模块(206.1)的冷面与所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利·勃朗，朱利安·阿尔卡莫内，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：