CN101473221A - 掺杂剂递送和检测系统 - Google Patents

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CN101473221A CNA2007800226148A CN200780022614A CN101473221A CN 101473221 A CN101473221 A CN 101473221A CN A2007800226148 A CNA2007800226148 A CN A2007800226148A CN 200780022614 A CN200780022614 A CN 200780022614A CN 101473221 A CN101473221 A CN 101473221A
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Abstract

一种离子迁移谱仪(1)或其它检测设备具有与其连接的外部掺杂剂贮存器(22、41、24、44)。所述贮存器具有带有凹口(24)的不锈钢基底(22)、加热器(28)和温度传感器(32)。所述加热器(28)和传感器(32)连接到反馈温度控制(3)，以维持所述凹口(24)中的液体掺杂剂(100)的恒定温度。盖子(41)密封在所述基底(22)的上表面(23)周围，且支撑蒸气可穿透管道(51)的长度的相对端，所述蒸气可穿透管道(51)向下弯曲，使得其长度的一部分浸没在所述掺杂剂中。所述管道(51)的一端与所述IMS(1)相连，且另一端向外打开，使得可沿着所述管道将空气供应到所述IMS，并收集经过所述管道的壁的掺杂剂蒸气。

Description

掺杂剂递送和检测系统
技术领域
本发明涉及一种掺杂剂递送设备，其包含含有掺杂剂化学物质的供应的贮存器。
背景技术
场离子迁移检测仪器(IMS)经常包含化学掺杂准备，通过其来将已知较小量的已知蒸气添加到气动回路(pneumatic circuit)。掺杂蒸气在所述仪器中产生已知响应，被称为常驻离子峰值(Resident Ion Peak，RIP)，其充当参考点。现存掺杂剂源通常容纳在检测仪器内的小型圆柱形管中。当被加热时，这些源使处于较低浓度的蒸气穿透到检测器的气动回路中。这种相对粗略的布置意味着掺杂剂浓度显著地变化。
在使用IMS仪器检测非传统试剂的情况下，通常将额外热量施加到气动回路的特定部分。此增加的温度的副作用是增加所递送的掺杂剂的量，其连同改变掺杂剂浓度会导致掺杂剂的供应更快耗尽。通常，现存掺杂剂源在这些情形下将仅使连续掺杂维持几个月。
发明内容
本发明的目标是提供替代的掺杂剂递送设备和检测系统。
根据本发明的一个方面，提供上文所指定种类的掺杂剂递送设备，其特征在于：气体通路延伸穿过所述设备；所述气体通路具有沿着其长度的至少一部分并暴露于贮存器的内含物的壁，所述壁可被掺杂剂的蒸气穿透；气体通路适合于在一端处连接到检测设备的气动回路；且所述设备包含用于加热贮存器中的化学物质的加热器，以及用于导出贮存器中的化学物质的温度的指示的传感器。
掺杂剂化学物质优选为液体。气体通路优选至少部分由具有蒸气可穿透壁的管(例如，由PTFE制成的管)提供。所述管的长度的至少一部分可浸没在所述化学物质中。贮存器优选包含：带有凹口的基底，所述凹口含有所述掺杂剂化学物质；以及与所述基底密封并封闭所述凹口的盖子。所述管优选与所述盖子附接，管的相对端与延伸穿过盖子的相应入口和出口通路连通。加热器可位于基底中处于凹口下方，且温度传感器可位于基底中处于凹口下方。加热器和温度传感器优选位于基底中相应的不同孔中。所述设备优选包含反馈温度控制，其经布置以响应于传感器的输出而控制加热器的通电，(例如)以维持掺杂剂化学物质的大体恒定温度。贮存器可由不锈钢制成。
根据本发明的另一方面，提供一种包含含有掺杂剂化学物质的贮存器的掺杂剂递送设备，其特征在于：气体通路延伸穿过所述设备；所述气体通路具有沿着其长度的至少一部分并暴露于贮存器的内含物的壁，所述壁可被掺杂剂的蒸气穿透；气体通路经布置以将掺杂剂蒸气供应到检测设备；且所述设备包含经布置以维持贮存器中的化学物质的大体恒定温度的温度控制单元。
所述掺杂剂递送设备可与检测设备分离以及与其相连。所述检测设备可包含离子迁移谱仪。
附图说明
现将参看附图，以实例的方式描述一种包含根据本发明的掺杂剂递送设备的检测系统，所述附图是所述设备的透视横截面图。
具体实施方式
所述系统包含呈离子迁移谱仪IMS1的形式的检测设备、在所述IMS外部的掺杂剂递送模块2，以及温度控制单元3。所述单元在图中未按比例绘制。
IMS 1完全是常规的且此处将不进行描述。IMS 1在一端处具有入口10，用于待检测的分析物气体或蒸气；以及邻近于所述分析物入口的掺杂剂入口11，其经由管道12连接到掺杂剂递送模块2上的出口接头(outlet coupling)21。掺杂剂可在不同位置处供应到IMS 1，如IMS仪器中众所周知。
当从上方观看时，掺杂剂递送模块2大体为具有圆形形状的圆柱形。模块2的下部分由不锈钢或对所使用的化学掺杂剂具有抵抗力的其它合适材料制成的基底主体22形成。基底主体22的上面23具有向下延伸到基底高度的约一半的居中定位的圆形井或凹口24。井24具有平坦底板25和环形壁26，其两者不受任何小孔或开口干扰。井24含有量为100的掺杂剂化学物质，例如氨或丙酮，其呈液体或固体形式(例如，粉末)。孔27越过其直径而延伸穿过主体22，刚好处于井24的底板25下方。孔27含有在井24中居中定位的电阻加热元件28。来自加热元件28的电线29从孔27的一端延伸出来，并与温度控制单元3的出口30相连。第二孔31与加热器孔27并行延伸并与之间隔较小距离。第二孔31含有呈铂电阻温度计或类似物形式的电温度传感器32。温度传感器32经定位以提供井24的内含物的温度的指示，且.优选与加热器28间隔某一距离，使得其不被加热器28直接加热。来自传感器32的电线33延伸到温度控制单元3的输入34。
凹槽36在上面23上的井24的开口周围延伸，且接纳弹性O形环密封件37，弹性O形环密封件37的尺寸使得其被压缩在基底主体22的上面与盖子41的下面40之间。盖子41也由不锈钢制成，且具有带有周边凸缘42和中心较高部分43的圆形顶帽形状。盖子41的直径与基底主体22的直径相同，且盖子41借助延伸穿过凸缘42进入基底主体的上面23中的螺纹孔中的螺栓6而保持在基底主体上。例如夹具或类似物的其它布置可用于使两个部分彼此保持在一起。盖子的下面40具有中心圆形凹口44，其直径与井24的直径相同，且具有截锥形状，中心圆形凹口44具有平坦的中心顶板45和渐缩侧壁46。凹口44和主体22中的井24一起提供用于化学掺杂剂液体100的封闭贮存器。
掺杂剂递送模块2具有延伸穿过其中的气体通路，所述气体通路的一端由固定到中心部分43的垂直外壁48的盖子41上的外部入口接头47提供。所述外部入口接头47与经机械加工的孔49相连，所述经机械加工的孔49以某一角度向下穿过盖子41的厚度，从外壁48延伸到渐缩内壁46。孔49的内端通向安装在渐缩壁46上的内部接头50，且内部接头50又通向位于穿透管51的入口端处的孔61。穿透管51具有壁62，其材料可被所使用的化学掺杂剂100的蒸气穿透。举例来说，如果掺杂剂100是氨或丙酮，那么管可由PTFE制成。穿透管51的相对出口端与第二内部接头52相连，第二内部接头52与渐缩壁46上的第一接头50在直径上对置而安装。穿透管51以某一曲线向下弯曲，使得其中心区低于其两端。视井24中的掺杂剂100的水平而而定，管51的全部或仅一部分将部分浸没在化学掺杂剂中，但未浸没在掺杂剂中的任何部分将暴露于掺杂剂表面上方的蒸气。第二内部接头52类似地与经机械加工穿过盖子41的孔53相连，孔53从内部接头以某一角度向上到达安装在垂直壁48上的外部出口接头21。外部接头21与由常规的不可透过材料制成的管道12相连。
温度控制单元3具有经由切换单元61连接到出口30的电源60。处理器62与入口34相连，并控制切换单元61的切换。单元61的切换经控制以将井24中的化学掺杂剂100的温度维持在所需温度。来自温度传感器32的反馈使得能够将此温度维持在可接受的容许限度内，通常维持在约±1℃内。
在操作中，外部空气从入口接头47沿着穿透管51流动到IMS1的入口。可借助IMS内的风扇或泵或借助掺杂剂递送模块2的入口处的风扇或泵(未图示)来致使空气沿着此路径流动。在空气经过穿透管51期间，空气拾取已穿透过管壁的掺杂剂蒸气。因为掺杂剂的温度受到控制，所以掺杂剂向IMS1递送的质量流率可维持大体恒定。
本发明的掺杂剂递送模块与IMS仪器内的常规掺杂剂单元相比，可保存相对较大体积的掺杂剂。为了防止过量的掺杂剂消耗，掺杂剂源在比IMS气动回路内所产生的温度高的温度下操作，并利用反馈电路来实现准确的温度控制。这防止了由升高的温度引起的过量掺杂剂消耗。本种类的模块将能够将掺杂剂蒸气连续供应到IMS持续约5年的周期。因为递送模块的外壳由金属制成，所以其具有相对较高的热容量，使得电源的任何中断花费较长时间来产生掺杂剂温度的显著下降。
单个掺杂剂模块可连接到若干不同检测器，以减少空间、重量和费用。
将了解，本发明不限于与IMS设备一起使用，而是可与其中需要掺杂的任何检测器设备一起使用。
代替掺杂剂递送模块在与气体分析物入口分离的连接处连接到IMS(如上文所述)，气体分析物入口将有可能被提供为穿过经过掺杂剂递送模块的气体通路，使得气体分析物在准许进入IMS或其它检测器之前收集掺杂剂蒸气。掺杂剂递送模块可连接于再循环系统中，其中掺杂剂递送模块的入口连接到检测器的气动回路的出口。
如果化学物质入口提供在盖子或基底中，那么可在不移除盖子的情况下填充掺杂剂递送模块内的贮存器。这可使得能够将化学掺杂剂填充到基底与盖子之间的接合处以上的水平面，且从而增加掺杂剂的体积。掺杂剂贮存器中的通路不必为管状形式。所述通路可(例如)由具有在贮存器的表面上延伸的可穿透壁的通路提供。

Claims (15)

1.一种包含贮存器(22、41、24、44)的掺杂剂递送设备，所述贮存(22、41、24、44)含有掺杂剂化学物质(100)的供应，所述掺杂剂递送设备的特征在于：气体通路(49、61、53)延伸穿过所述设备；所述气体通路具有沿着其长度的至少一部分并暴露于所述贮存器(22、41、24、44)的内含物(100)的壁(62)，所述壁(62)可被所述掺杂剂(100)的蒸气穿透；所述气体通路(49、61、53)适合于在一端处连接到检测设备(1)的气动回路(12、11、10)；且所述设备包含用于加热所述贮存器(22、41、24、44)中的所述化学物质(100)的加热器(28)，以及用于导出所述贮存器中的所述化学物质的温度的指示的传感器(32)。
2.根据权利要求1所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述掺杂剂化学物质为液体(100)。
3.根据权利要求1或2所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述气体通路(61)至少部分由具有蒸气可穿透壁(62)的管(51)提供。
4.根据权利要求3所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述管(51)的所述壁(62)由PTFE制成。
5.根据权利要求3或4所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述管(51)的长度的至少一部分浸没在所述化学物质(100)中。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述贮存器包含：带有凹口(24)的基底(22)，所述凹口(24)含有所述掺杂剂化学物质(100)；以及与所述基底密封并封闭所述凹口(24)的盖子(41)。
7.根据附属于权利要求3到5中任一权利要求的权利要求6所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述管(51)与所述盖子(41)附接，且所述管(51)的相对端与延伸穿过所述盖子(41)的相应入口和出口通路(49和53)连通。
8.根据权利要求6或7所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述加热器(28)位于所述基底(22)中处于所述凹口(24)下方。
9.根据权利要求6到8中任一权利要求所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述温度传感器(32)位于所述基底(22)中处于所述凹口(24)下方。
10.根据权利要求9所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述加热器(28)和温度传感器(32)位于所述基底(22)中相应的不同孔(27和31)中。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述设备包含反馈温度控制(3)，所述反馈温度控制(3)经布置以响应于所述传感器(32)的输出而控制所述加热器(28)的通电，例如以维持所述掺杂剂化学物质(100)的大体恒定温度。
12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的掺杂剂递送设备，其特征在于，所述贮存器(22、41、24、44)由不锈钢制成。
13.一种包含贮存器(22、41、24、44)的掺杂剂递送设备，所述贮存器(22、41、24、44)含有掺杂剂化学物质(100)，所述掺杂剂递送设备的特征在于：气体通路(49、61、53)延伸穿过所述设备；所述气体通路具有沿着其长度的至少一部分并暴露于所述贮存器(24、44)的内含物(100)的壁(62)，所述壁(62)可被所述掺杂剂(100)的蒸气穿透；所述气体通路(49、61、53)经布置以将掺杂剂蒸气供应到检测设备(1)；且所述设备包含经布置以维持所述贮存器(24、44)中的所述化学物质(100)的大体恒定温度的温度控制单元(3)。
14.一种包含根据前述权利要求中任一权利要求所述的检测设备(1)和掺杂剂递送设备(2、3)的检测系统，其特征在于：所述掺杂剂递送设备(2、3)与所述检测设备(1)分离以及与之相连。
15.根据权利要求14所述的检测系统，其特征在于，所述检测设备(1)包含离子迁移谱仪。
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