CN101687683A

CN101687683A - 用于在玻璃毛细管之间建立玻璃-玻璃连接的方法及装置以及用于逆转所述玻璃-玻璃连接的方法及（气相）色谱仪

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Publication number: CN101687683A
Application number: CN200880016507A
Authority: CN
Inventors: 威廉·马泰斯·阿德里安·范埃格蒙德
Original assignee: STICHTING NLisis
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2010-03-31
Also published as: WO2008120972A1; JP2010523453A; US20100104472A1; EP2132149A1; NL1033635C2

Abstract

本发明涉及一种用于在至少两个共轴且相互交迭的玻璃毛细管之间建立玻璃－玻璃连接的方法，其中，所述两个玻璃管中的一个是用于色谱法例如气相色谱法的柱。此外，本发明还涉及一种用于逆转所述玻璃－玻璃连接的方法以及一种用于在至少两个共轴且相互交迭的玻璃毛细管之间建立玻璃－玻璃连接的装置。

Description

用于在玻璃毛细管之间建立玻璃-玻璃连接的方法及装置以及用于逆转所述玻璃-玻璃连接的方法及(气相)色谱仪

技术领域

本发明涉及一种用于在至少两个共轴且相互交迭的玻璃毛细管之间建立玻璃-玻璃连接的方法。本发明还涉及一种用于逆转所述玻璃-玻璃连接的方法。此外，本发明涉及一种用于建立所述玻璃-玻璃连接的装置。而且，本发明涉及一种利用所述玻璃-玻璃连接的色谱仪。

背景技术

色谱法是一种通常在实验室中使用的技术，用于分离以及可选择地分析各种物质。色谱仪是一种为该目的而使用的装置。简单地说，色谱法的原理如下。流动相沿固定相流动。在流动相的起始端部处，将这些物质的混合物作用到固定相上。随后，流动相沿着固定相运送混合物中的各种物质。各种物质是以不同的速度沿着固定相来运送的。物质的速度取决于物质附到固定相和/或流动相上的程度。例如，如果混合物中的第一物质比混合物中的第二物质更有力地附在固定相上，则混合物中的第一物质将被更缓慢地运送，并且因此将在稍后到达固定相的末端部。这样，实现了第一物质与第二物质之间的分离。

在色谱法中，可以使用各种类型的流动相。例如，在液相色谱法中将液体用作流动相，而在气相色谱法中将气体用作流动相。流动相的类型将取决于待分离的物质。

在色谱法中，还可以使用各种类型的固定相。在纸色谱法中，将一张纸用作固定相，而在薄层色谱法中，将例如玻璃或金属的板用作固定相，所述板被设置为一薄层固定相。另一种通常使用的固定相类型是柱。在柱色谱法中，将固定相作用到紧密地装入空心的玻璃管、不锈钢管或塑料管中的微粒上。玻璃是色谱柱最常使用的材料。毛细管色谱法使用毛细管，毛细管的内表面已经设置有用作固定相以用于分离的材料。所述毛细管柱可以具有一米到几十米甚至一百米的长度，并且通常已经卷成卷。

例如在HPLC(高性能液相色谱法)或气相色谱法中，可以在重力的影响下或者借助于压力将流动相运送通过固定相。

如果使用压力来使流动相(气体或液体)沿着固定相移动通过柱，则非常重要的是，柱是不透气的或不透液的，从而防止泄漏。

在气相色谱法中，将柱放置在根据特定温度程序来加热的烘箱中。在加热程序期间，气体例如氦气连续地涌过柱作为流动相。通过调整温度程序，可以优化某些物质的分离效率。在所述加热程序期间，通常在-50和+350°C的温度范围内加热气相色谱柱，加热温度取决于所作用的柱以及最大容许温度并且取决于待分离的物质。

当将柱安装在色谱仪中时，柱的起始端部必须连接到色谱仪的注入器，即使带有物质的流动相作用到柱中的固定相的部分上。柱的末端部优选地连接到色谱仪的检测器，即检测待分离的各种物质的部分上。另外，在色谱仪中，可能需要连接两个或更多柱以获得更长的柱。这里，将第一柱的末端部连接到第二柱的起始端部上。

由于柱是毛细管，因此不易获得良好的不透气或不透液的连接，其中，毛细管以使得流过毛细管的流量能够保持最佳的方式连接。

对于所述连接，非常重要的是，所述连接是不透气且不透液的，以便防止泄漏。所述泄漏对色谱仪的其它部分是有害的而且对分离和分析产生消极的影响，而这不是所期望的。

因此，色谱柱的正确连接对于可靠的测量来说是非常重要的。在现有技术中已经公开了用于建立连接的各种方法。以下，对两种通常应用的方法进行简要地解释。

从U.S.4,787,656中已知根据现有技术的用于将玻璃毛细管色谱柱结合到色谱仪上的第一种方法。这里，公开了一种连接装置，包括其中具有空腔的刚体、与空腔的较小端部相连通的孔，以及其中具有轴向孔的锥形箍。在色谱柱已经穿过所述箍的孔之后，借助于螺母上紧箍并且使箍变形，结果，在色谱柱与色谱仪之间形成了夹紧连接。

根据现有技术的第一种方法的一个缺点是，没有获得充分不透气的连接。如果没有充分的不透气性，则存在污染物会进入色谱柱的可能性，导致了不可靠的测量，而这不是所期望的。另外，在使用期间，所述连接可能会通过振动而松开，并可能断开连接。另一个缺点是，利用所述方法，柱必须穿过箍，所述箍由略微挠性的材料制成。这里，毛细管柱的末端部很可能会沿着箍的空腔的内部刮擦，结果，柱的端部可能会被由箍刮擦的材料所阻塞。这样的污染是非常不期望的。

从WO 01/86155中已知根据现有技术的用于将色谱柱结合到色谱仪上的第二种方法。所述文献公开了这样一种连接装置：其中，借助于紫外光固化粘合剂(UV-curable adhesive)来连接毛细管。

根据现有技术的所述第二种方法的一个缺点是，紫外光固化的粘合剂不是惰性的。这是指在色谱仪的使用期间，在高温时，紫外光固化的粘合剂的某些组分可能从粘合的连接中浸出或泄漏。结果，所获得的测量结果是不可靠的，而这当然不是所期望的。

上述两种方法的另一个缺点是，并非每一个实验室工作人员都能够建立所述连接，因为这需要大量的灵巧性、技能以及经验。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于将色谱柱连接到色谱仪或另一个色谱柱上的改良方法。

本发明的另一目的是建立充分不透气且不透液的连接。

而且，本发明的一个目的是在所述方法期间不存在柱的污染。

此外，本发明的一个目的是形成这样一种连接，使得：在色谱仪的使用期间，不存在由于浸出而产生的污染。

另外，本发明的一个目的是提供一种可以形成可逆连接的方法。

此外，本发明的一个目的是提供一种可以由实验室工作人员以简单的方式应用而无需训练或过多经验的方法。

本发明的另一目的是提供一种用于在至少两个共轴且相互交迭的玻璃毛细管之间建立玻璃-玻璃连接的改良装置，所述目的对应于以上关于根据本发明的方法所示出的目的。

上述目的中的一个或多个利用根据引言的方法来实现，所述方法包括以下步骤：

a)将具有第一玻璃软化温度的第一玻璃毛细管共轴地引入到具有第二玻璃软化温度的第二玻璃毛细管中，所述第一玻璃毛细管是用于色谱法的第一柱，其中，所述第一玻璃软化温度比所述第二玻璃软化温度高；

b)将所述第二玻璃毛细管的一部分加热到等于或高于所述第二玻璃软化温度并且低于所述第一玻璃软化温度的温度，

c)使所述第二玻璃毛细管的软化部分与所述第一玻璃毛细管相接触以便形成玻璃-玻璃连接。

在专业术语中，术语玻璃软化温度也称为“软化点”。

因此，本发明提供了一种用于建立玻璃-玻璃连接的方法。由于除了玻璃以外没有其它材料用于所述连接，而玻璃是一种惰性材料，因此所述连接是惰性的。最终，无需使用粘合剂。此外，所述连接是不透气的，这将在下文中进行更详细地解释。因此，通过本方法实现了一个或多个上述目的。

本方法的步骤c)优选地包括对所述第二玻璃毛细管施加压力，所述压力比大气压高。对第二玻璃毛细管施加压力确保了第二玻璃毛细管的软化部分与第一玻璃毛细管之间的良好连接，从而可以实现良好的玻璃-玻璃连接。例如，可以施加作用在1至2巴的范围内优选为大约1.5巴的过压(overpressure)。

尤其优选的是，借助于气体来施加所述压力，因为这使得压力绕玻璃毛细管的圆周平均地分布，并且也因为之后可以使压力精确地调节到期望水平。

氦气是优选气体，因为它不会导致对形成的玻璃-玻璃连接的污染，而且因为它不会与软化的玻璃起化学反应。当然，可以使用诸如氮气的其它气体。

在本发明的一个优选实施例中，在步骤c)之后执行额外的步骤d)，步骤d)包括冷却所述两个相互连接的玻璃毛细管。这使玻璃-玻璃连接固定或“冻结”，或者说，使得玻璃-玻璃连接在使用中不会例如由于振动而变松。

优选的是，将具有在0.05mm与0.75mm之间外径的管用作所述第一玻璃毛细管，具体地，所述外径为0.1mm与0.55mm之间，这对应于(气相)色谱柱的当前商用尺寸。

在本发明时，大多数的商用色谱柱在外表面上具有聚酰亚胺涂层。本方法非常适于建立玻璃-玻璃连接，其中，将用聚酰亚胺涂覆的柱用作第一玻璃毛细管。

优选地，所述第二玻璃毛细管的内径比所述第一玻璃毛细管的外径大0.05mm至0.5mm。因此，在一方面将第一玻璃毛细管简单定位在第二玻璃管中与另一方面实现稳定且良好的玻璃-玻璃连接之间达到了良好的折中。如果第二玻璃毛细管的内径比第一玻璃管的外径大0.05mm以下，则在不打破易碎的第一玻璃管的情况下进行定位将变得非常困难。如果第二玻璃毛细管的内径比第一玻璃管的外径大0.5mm以上，则建立玻璃-玻璃连接变得更难，因为相对较大的距离不得不通过软化的玻璃桥接，这导致软化玻璃中出现空腔的风险增加，而这可能会导致泄漏。另外，定义为色谱中气体或液体的总体积的死体积增加，而这不是所期望的，因为它对信噪比的测量产生了消极的影响。表现增加的死体积的一个重要指示是通过记录利用根据现有技术的常用方法连接的柱中的参考色谱图以及记录根据依照本发明的方法连接的柱中的参考色谱图来获得的。色谱中溶解峰变宽可能指示死体积增加。当使用根据本方法连接的柱时，即使有变宽的话，所述变宽也难以被发现，而这是有益的。

具体地，所述第二玻璃毛细管的内径比所述第一玻璃毛细管的外径大0.1mm至0.2mm，因为这样可以获得更好的折中。

优选的是，在执行所述方法时使加热两个玻璃毛细管期间的温度保持为尽可能地低。毕竟，首先，过高的温度可能导致对第一玻璃毛细管内的固定相的可能损害。其次，过高的温度可能导致第一玻璃毛细管的玻璃的(局部)软化，这可能导致不期望的柱的变形。因此，优选的是，将具有玻璃软化温度在200-300℃，优选为200-500℃，更优选为350-500℃，进一步优选为350-400℃的范围内的管用作所述第二玻璃毛细管。所述范围确保了在对柱的损害风险最小的温度处，使第二玻璃毛细管良好地软化。柱上涂覆的聚酰亚胺的存在是不能作用过高温度的另一个原因，因为在大约350℃以上的温度时，将存在聚酰亚胺和/或第一毛细管的内部上的固定相碳化的危险，而这不是期望的。

为了避免达到所述温度，或者在限制第一玻璃毛细管的温度增加的任何情况下，优选的是，冷却所述第一玻璃毛细管，优选为在步骤b)的至少一部分期间，通过使诸如气体的冷却介质通过所述第一玻璃毛细管来冷却所述第一玻璃毛细管。

加热到形成良好的玻璃-玻璃连接所需的时间取决于许多因素，例如第二玻璃管所使用的玻璃的类型、第二玻璃管的壁厚、第一玻璃管的外径与第二玻璃管的内径的差以及所作用的压力等。然而，本发明人已经发现例如1至40秒优选为1至15秒的时段是足够的。本领域技术人员将能够优化时间，一方面便于获得良好的不透气连接，另一方面便于防止固定相的碳化或者存在的所涂覆的聚酰亚胺的碳化。

在本方法的一个优选实施例中，将由选自包括硼硅酸玻璃和铅玻璃的组群中的一种玻璃制成的管用作所述第二玻璃毛细管。这些类型的玻璃公知为具有低的玻璃软化温度并且这些类型的玻璃适于应用优选的温度。

本发明还非常适于在具有基本相同(外部)直径的两个共轴且对齐的玻璃毛细管之间建立玻璃-玻璃连接，同时使用包络毛细管围绕这两个玻璃毛细管。在所述框架内，本发明的另一优选实施例的特征在于：

在步骤a)中，将所述第一玻璃毛细管引入到所述第二玻璃毛细管的第一端中，同时还将具有第三玻璃软化温度的第三玻璃毛细管引入到所述第二玻璃毛细管的第二端中，其中，所述第一玻璃毛细管和所述第三玻璃毛细管彼此共线。

其中，在步骤b)中，将第所述二玻璃毛细管的至少一部分加热到等于或高于所述第二玻璃软化温度并且低于所述第一和第三玻璃软化温度的温度，

其中，在步骤c)中，使所述第二玻璃毛细管的所述至少一个软化部分与所述第一和第三玻璃毛细管相接触，从而在所述第二玻璃毛细管与所述第一和第三玻璃毛细管之间形成玻璃-玻璃连接。

在本优选实施例的框架内，可以存在与第一和第三玻璃毛细管二者都相接触的第二玻璃毛细管的一个软化部分，同时还可以使用第二玻璃毛细管的两个分开软化的部分，所述两个分开软化部分中的一个部分与第一玻璃毛细管相接触，同时另一个部分与第三玻璃毛细管相接触。

在后面的可能性的框架内，如果根据依照本发明的方法的另一优选实施例连续地执行下列步骤，则可以限制由于过大的热应力而引起的第二玻璃毛细管破碎的危险

-在步骤b)中，将所述第二玻璃毛细管的第一部分加热到等于或高于所述第二玻璃软化温度并且低于所述第一和第三玻璃软化温度的温度，

-在步骤c)中，使所述第二玻璃毛细管的软化的所述第一部分与所述第一玻璃毛细管相接触，从而在所述第一玻璃毛细管和所述第二玻璃毛细管之间形成玻璃-玻璃连接，

-在步骤b)中，将所述第二玻璃毛细管的第二部分加热到等于或高于所述第二玻璃软化温度并且低于所述第一和第三玻璃软化温度的温度，

-在步骤c)中，使所述第二玻璃毛细管的软化的所述第二部分与所述第三玻璃毛细管相接触，从而在所述第三玻璃毛细管和所述第二玻璃毛细管之间形成玻璃-玻璃连接。

这样，首先，实现了第二玻璃毛细管与第一玻璃毛细管之间的连接，然后，实现了第二玻璃毛细管与第三玻璃毛细管之间的连接。

在步骤c)中，作为可选方案，通过将增大的气压作用到第二玻璃毛细管的软化部分的外部上而使第二玻璃毛细管的软化部分与第一(或者第三)玻璃毛细管相接触，在本发明的框架内，还可以利用压力装置沿所述第一玻璃毛细管的方向对所述第二玻璃毛细管的所述软化部分作用压力。因此，无需利用为了在第二玻璃毛细管的软化部分的外部上实现增大的大气压所需的各种设备。

本发明还涉及一种用于逆转根据本发明的方法获得的玻璃-玻璃连接的方法，所述方法包括以下步骤：

i)将所述第二玻璃毛细管的一部分即所述玻璃毛细管的构成部分加热到高于所述第二玻璃软化温度但是低于所述第一和可能存在的第三玻璃软化温度的温度；

ii)断开所述第二玻璃毛细管的所述软化部分与所述第一和可能存在的第三玻璃毛细管之间的连接，从而断开所述玻璃-玻璃连接。

本方法的优点是在使用后可以在不损坏色谱柱的情况下移走色谱柱。当前，根据依照现有技术的方法，色谱柱在超过上述连接的点处被切断，结果，色谱柱被缩短。通过利用本方法，柱无需被切断从而被缩短，并且连接装置可以重复使用。然而，优选的是，替换第二玻璃毛细管。

在本方法的第一优选实施例中，步骤ii)包括对所述第二玻璃毛细管施加欠压(underpressure)，所述欠压比大气压低。这使得从剩余管(多个管)处拆开第二玻璃毛细管的软化部分变得更容易。为此，例如，可以施加1×10^-2巴的欠压。

优选地，将色谱柱用作所述第一玻璃毛细管，更优选且更具体地将气相色谱柱用作所述第一玻璃毛细管。尤其在气相色谱法中，在色谱柱与色谱仪和可能存在的另一个色谱柱之间具有不透气的连接是非常重要的。

而且，本发明涉及一种用于在至少两个共轴且相互交迭的玻璃毛细管之间建立玻璃-玻璃连接的装置，包括：定位器件，其用于将作为色谱法的第一柱的第一玻璃毛细管与第二玻璃毛细管定位为共轴交迭的关系，使得所述第一玻璃毛细管延伸到所述第二玻璃毛细管中；加热器件，其用于加热所述第二玻璃毛细管的将建立所述玻璃-玻璃连接的位置处的一部分；以及接触器件，其用来与所述第二玻璃毛细管的通过所述加热器件加热而软化的一部分接触。无论是否在本发明的优选实施例中，所述装置都非常适于执行根据本发明的以上所讨论的方法。更具体地，定位器件尤其可用于执行步骤a)，加热器件可用于执行步骤b)，并且接触器件可用于执行步骤c)。

根据一个尤其有益的优选实施例，所述接触器件包括所述第二玻璃毛细管的将被所述加热器件加热的至少一部分的外侧上的压力空间，以及用于在所述压力空间内产生过压的过压器件。因此，无需与第二毛细管物理接触来实现第二毛细管的变形。所述物理接触构成了关于可能发生污染的一个风险因素。

优选地，所述过压器件包括用于将气体供给到所述压力空间的供给器件。使用气体的优点已经在之前进行了解释。

所述过压器件优选地包括控制器件，所述控制器件用于在所述加热器件的操作期间控制所述供给器件，以借助于所述供给器件将气体供给到所述压力空间。因此，在由于加热器件的运行而达到第二玻璃毛细管材料发生软化的温度时，压力空间内的压力可被增加以使第二玻璃毛细管变形。

在本发明的另一优选实施例中，所述过压器件包括排放器件，所述排放器件用于从所述压力空间中排放由所述供给器件供给到所述压力空间的气体。这使得能够按照期望用气体冲洗(flush)压力空间。

所述排放器件可以包括排放通道，所述排放通道设置在所述压力空间的壁与所述第二玻璃毛细管的连接位置处，这将提供不需要甚至不期望的压力空间与第二玻璃毛细管的不透气连接。

在又一实施例中，所述供给器件包括供给通道，气体通过所述供给通道被供给到所述压力空间，并且所述排放器件包括排放通道，气体通过所述排放通道从所述压力空间中排放，其中，从所述两个玻璃毛细管的轴向上观察时，所述供给通道和所述排放通道设置在将建立所述玻璃-玻璃连接的两个相对的位置上。因此，能够按照期望改进冲洗特性。

所述加热器件非常优选地设置在所述压力空间中，这是因为加热器件与第二玻璃毛细管之间的距离可以因此保持受限制，结果，第二玻璃毛细管的加热可以非常快速且有效地发生。

所述加热器件优选地围绕所述第二玻璃毛细管延伸以优化热传递，从而从而热传递能够围绕第二毛细管的圆周均匀地发生。

所述加热器件优选地包括至少一根电阻线，例如铂丝，铂丝允许以简单而受控制的方式加热第二玻璃毛细管，并且优选地以螺旋状围绕第二玻璃毛细管的周围设置或以任意形式设置在第二玻璃毛细管的周围上。

为了将至少两个共轴且相互交迭的玻璃毛细管定位在加热器件的附近，从而热传递可以尽可能有效地发生，非常实用的是设置两根相对的电阻线。两根电阻线之间的区域则可以用于容纳所述至少两个交迭的玻璃毛细管，其中，在其定位期间，可以首先在交迭管的定位期间将两根电阻线设置在距彼此相对远的距离处，之后可以将电阻线朝向彼此移动，或者说，从而以该方式包围交迭的管。

为了尽可能好的匹配毛细管的形成，优选的是，所述至少一根电阻线至少部分是弓形的。

为了防止切口效应以及促进第一玻璃毛细管与第二玻璃毛细管之间连接位置处的平滑过渡，优选的是，从所述至少两个共轴管的纵向上观察时，所述加热器件在其中心处具有增强的放热能力。例如，当使用电阻线时，这可以通过使至少一根电阻线形成为在所述中心处具有较高的密度而发生，例如通过利用较小的圈或者通过在较靠近毛细管的中心线处设置电阻线而发生。

另外，本装置可以设置有用于在所述压力空间内产生欠压的欠压器件。这确保了可以执行如前所述的用于逆转玻璃-玻璃连接的方法。

优选地，所述定位器件被设置用于对具有小于2mm外径的第二玻璃毛细管进行定位。

所述定位器件还可以被设置用于将第三玻璃毛细管定位为例如用于色谱法的第二柱，使得：所述第三玻璃毛细管延伸到所述第二玻璃毛细管中，并且在所述第二玻璃毛细管中，所述第一玻璃毛细管和所述第三玻璃毛细管的端部朝向彼此。这旨在用于实现如前面已经讨论的两个柱之间的连接。

优选地，所述加热器件至少部分地设置在所述第一玻璃毛细管与所述第三玻璃毛细管之间的纵向位置处。因此，第二玻璃毛细管在第一玻璃毛细管与第三玻璃毛细管之间的连接位置处的一个位置处变形将是足够的，并且第二玻璃管将收缩以在第一玻璃毛细管与第三玻璃毛细管之间建立连接。

可选择地，优选的设备是：沿轴向观察时，所述加热器件的第一部分设置在所述第一玻璃毛细管的外侧上并与所述第一玻璃毛细管的端部间隔开，并且沿轴向观察时，所述加热器件的第二部分设置在所述第三玻璃毛细管的外侧上并与所述第三玻璃毛细管的端部以及所述加热器件的所述第一部分间隔开。因此，可以借助于第二玻璃毛细管的两个局部变形来实现第一玻璃毛细管与第三玻璃毛细管之间的连接。

本发明还涉及一种色谱仪，优选为气相色谱仪，包括设置有注入器和检测器的基本单元以及设置有玻璃毛细管的至少一个柱，无论是否在其优选实施例中，所述色谱仪进一步设置有根据如上文中所讨论的本发明的装置。

附图说明

以下，将借助于结合附图对三个优选实施例的描述来对本发明进行详细地解释，其中：

图1a和图1b示意性地示出了在使用根据本发明的方法的第一优选实施例时根据本发明的装置的第一优选实施例的两个连续阶段的纵向截面；

图2a和图2b示意性地示出了在使用根据本发明的方法的第二优选实施例时根据本发明的装置的第一优选实施例的两个连续阶段的纵向截面；

图3a和图3b示意性地示出了在使用根据本发明的方法的第三优选实施例时根据本发明的装置的第二优选实施例的两个连续阶段的纵向截面；

图4为示出了玻璃管的温度变化的曲线图；

图5a示出了根据本发明的处于打开(非操作)状态的装置的具体实施例；

图5b示出了根据图5a的处于闭合(操作)状态的装置；

图6以等距视图的形式示出了与根据图5a和图5b的装置一起使用的单个加热元件；

图7a和图7b分别以等距视图和侧视图的形式示出了如图6所示的四个加热元件；

图8a为示出了根据现有技术的周围空气泄漏到用于玻璃-玻璃连接的柱中的曲线图；

图8b为示出了根据本发明的周围空气泄漏到用于玻璃-玻璃连接的柱中的曲线图。

具体实施方式

图1a示意性地示出了用于在第一玻璃毛细管2与第二玻璃毛细管3之间建立玻璃-玻璃连接的装置1的纵向截面。第一管2和第二管3已经通过未示出的定位器件相对于彼此共轴定位，第二管3沿其长度的一部分包围第一管2。为此，应当理解的是，第一管2的外径比第二管3的内径小，在第一管2与第二管3之间的交迭区域中存在管状间隙4。仅为了图示而显示出例如第一管2的外径为0.35mm，而第二管3的内径为0.50mm，因此间隙4的宽度为0.075mm。第一管2和第二管3的典型壁厚分别为0.05mm和0.2mm。在交迭区域中，第一管2和第二管3被细丝5包围，细丝5设置为沿第二管3的位于细丝5内的长度的一部分对第二管3进行局部地加热。细丝5设置在压力室7的压力空间6内。压力室7的径向壁紧靠第二管3的外部。在压力室7的壁中，设置了通道8，以取决于阀11的位置来连接压力空间6与压力源9或真空源10。

图1b示出了在已经借助于装置1在管2和3之间建立玻璃-玻璃连接之后具有两个管2、3的装置1。为此，借助于细丝5对第二管3进行局部地加热，直到第二管3已经达到等于或者在有限的范围内高于第二玻璃管3的材料的玻璃软化温度。此时，压力空间6中的压力借助于压力源9已经得到了增加或者得到增加，结果，第二管3将局部地收缩为使得收缩部12形成为：内部以不透气的方式邻接第一管2的外部。其后，细丝5将停止加热第二管3，结果，第二管3的温度将再次降低到玻璃软化温度以下，并且已经实现了玻璃-玻璃连接。

图2a和图2b涉及其中使用了根据图1a和图1b的装置1的根据本发明的方法的第二优选实施例。在所述方法的第二优选实施例中，与第一优选实施例相似，使用了与第一管2相当的第一管11和与第二管3相当的第二管12。另外，使用了第三管13，第三管13与第一管11的类型相同并且与其共轴对齐。第一管11和第三管13以第一管11与第三管13之间的界面15位于细丝5内的方式邻接，其中，第一管11和第三管13已经通过定位器件(未示出)进行定位。

以与根据依照图1a和图1b所示的本发明的方法的第一优选实施例的方式相当的方式，实现了玻璃-玻璃连接，其中，第二管12展示出收缩部14并且第一管11与第三管13之间的界面位于收缩部14的长度内，结果，第一管11和第三管13均以不透气的方式邻接第二管12，因此第一管11与第三管13也以不透气的方式相连接。

图3a和图3b涉及根据本发明的方法的第三优选实施例，该实施例使用了根据本发明的装置21的第二优选实施例，根据本发明的装置21与根据依照本发明的装置的第一优选实施例的装置1仅在有限的范围内不同。从纵向上观察时，装置21略大，因此，压力空间22为两根细丝23、24提供了空间。在第一管11与第二管12之间的截面15的位置处没有如图2a和图2b所示建立第一管11、第二管12与第三管13之间的玻璃-玻璃连接，而是一方面借助于细丝23在第一管11与第二管12之间实现了玻璃-玻璃连接，另一方面，在第三管13与第二管12之间借助于第二细丝24实现了玻璃-玻璃连接，在第二管12上形成的收缩部25、26分别位于细丝23、24内。为了降低可能导致故障尤其是第二管12的故障的热应力，优选的是，连续实现两个玻璃-玻璃连接，更具体地，不必同时对第二管12的借助于细丝23、24来软化的部分进行加热。

如果期望逆转如上所述的玻璃-玻璃连接，则各种装置提供了借助于各个细丝5、23、24来使收缩部12、14、25、26重新加热到等于或在有限的范围内高于玻璃软化温度的温度的可能，之后，所讨论的压缩空间6、22内的压力借助于真空源10而得到了降低，或者说，结果，所讨论的收缩部12、14、25、26将通过作用拉力/吸力而被再次被拉直，并且所讨论的玻璃-玻璃连接被逆转。

正如结合图1进行解释的，第一玻璃毛细管2可以通过局部软化第二玻璃毛细管3而连接到色谱仪的注入器或检测器上。然而，这仅在第二毛细管3可以以不透气的方式连接到注入器或检测器上时是有用的。最终，第一玻璃管2与注入器/检测器之间的连接必须是不透气的。某些商用的注入器/检测器配备有它们自身的玻璃毛细管。在这种情况下，需要借助于第二玻璃毛细管将第一玻璃毛细管(柱)连接到注入器/检测器的第三毛细管上。这可以结合图2和图3来进行解释。

现在将借助于下列示例来解释本发明，所述示例仅为了解释而给出并且不必解释为限制。

示例

HP5型气相色谱柱具有0.35mm外径和0.25mm内径并且外部设置有聚酰亚胺涂层，该HP5型气相色谱柱根据本发明的方法利用沿着柱的长度部分与柱的外部交迭的玻璃管连接到注入器上。所述玻璃管由可以从制造商飞利浦(Philips)获得的357型玻璃制成。这种玻璃具有379℃的相对低的软化温度。包络管具有0.97mm的外径和0.50mm的内径。

柱通过定位器件被引入到如图1a和图1b中示意性示出的装置内的玻璃管中。在所述相对定位已经正确地发生之后，如根据图4的曲线图中定性表示的，执行轨迹。折曲线31示出了玻璃包络管的温度变化，而曲线32示出了气相色谱柱32的温度变化。

在时间t1时，使细丝5通电，结果，根据曲线31a发生玻璃包络管的加热。由于辐射传递，色谱柱也发热，尽管不如曲线32a所示的包络管那么快。在时间t2时(t1之后5秒)，使压力源9通电，结果，氦气被泵浦到压力室9中并且在压力室9中产生大约为1.5巴的过压。同时，包络管的温度进一步增加。在时间t3时(t1之后9秒)，在包络管的温度达到处理温度Ts之前不久，使细丝5断电。然而，由于细丝将持续辐射(短暂地)，因此包络管的加热将持续。这导致了包络管的温度在时间t4(t1之后10秒)时达到软化温度Ts，结果，由于压力室9中压力的增加，包络管将在细丝的内部收缩并且以不透气的方式紧靠气相色谱柱的外部。由于之后在气相色谱柱与包络管之间发生的热传导接触，前者将首先经历温度的快速增加(曲线32b)，而相比之下，后者将经历温度的快速降低。或者说，由于后面的效果，气相色谱柱与包络管之间的连接被冻结。总之，对气相色谱柱的加热不会达到使气相色谱柱的温度变得如此高以至于损害其固定相的程度。在包络管收缩之后不久，在时间t5(t0之后11秒)时切断压力源9，之后根据曲线31c和32c进一步发生冷却。

玻璃-玻璃连接经受了多次实验以确定不透气性。为此，气相色谱柱在上侧闭合并且经由包络管的下开口端在气相色谱柱和玻璃包络管的内部产生1×10^-7巴的欠压。已经发现，在气相色谱柱与玻璃包络管之间的连接位置处没有发生气体的泄漏。

因此，从以上结果可以看出，根据本发明的方法非常适于建立展示出所需不透气性的玻璃-玻璃连接。

为了逆转以上述方式实现的所述连接，进行这样的实验：其中，将玻璃包络管再次加热到软化温度Ts。代替利用增大的压力，借助于真空源10在压力室6中产生大约为1×10^-2的降低的压力，或者说，结果，包络管的收缩部被向外吸，并且在没有对气相色谱柱和玻璃包络管导致任何损害的情况下，气相色谱柱与玻璃包络管之间的连接被拆开。

例如，图5a至图7b涉及根据本发明的装置51的现行实施例，用于实现例如结合图3a和图3b进行解释的根据本发明的方法。装置51包括空心支腿52，定位装置53设置在空心支腿52上。所述定位装置包括固定钳口部54以及组合式可枢转钳口部55。可枢转钳口部55包括三个可枢转子钳口部56、57、58，三个可枢转子钳口部56、57、58均能够围绕共用枢转轴59在打开的非操作位置(图5a)与闭合的操作位置(图5b)之间独立地枢转。

对准凹槽61、62设置在固定钳口部54的接触面60中，对准凹槽61、62在固定钳口部54的端部处具有半漏斗形的锥形部63、64的弓形截面。与锥形部63、64相对，凹槽61、62通向基本矩形的压力室65。在压力室65的内部设置了加热器件66，加热器件66被配置为独立通电的两个加热元件91、92，将结合图6至图7b对加热元件91、92进行更详细地解释。此外，三个电触头76设置在接触面60上。

如果子钳口部56、57、58如图5a所示地对齐，则接触面67、68、69将形成共用接触面67-69，共用接触面67-69相对于接触面60镜像对称，并且还设置有凹槽70、71、锥形部72、73、压力室74、加热器件75以及三个触头77。

在图5a中，接触面60与共用接触面67-69的不同之处在于：异形弹簧80、81设置在凹槽61、62的上方，与凹槽61、62垂直，在异形弹簧80、81的下方，沿异形弹簧80、81的长度设置有凹槽，所述凹槽隐藏在异形弹簧80、81的后方。在打开位置中，异形弹簧80、81未被负载，异形弹簧80、81在接触面60的上方延伸有限的距离。与异形弹簧80、81相对的压紧销(hold-down pin)78、79设置在接触面67和69中，在装置51的闭合位置中，压紧销78、79朝着接触面60的方向推动弹簧80、81。可以借助于子钳口部56、58的背部上的按钮(snap button)88、89将压紧销78、79固定在所述位置处。

然而，由于异形弹簧80、81与接触面60之间的距离(即使是有限的)，带有第二连接管的第一玻璃毛细管可以以连接管将相对加热器件66定位的方式从锥形部63、64中的一个经由相关的凹槽61、62朝压力室65移动，其中较大的第二连接管设置在第一玻璃毛细管的端部上并且所述第二连接管在纵向上仍然延伸超过第一毛细管。从相对的锥形部64、63起，第三毛细管可以以第一和第三管的端部将彼此相邻定位或至少彼此靠近的方式滑动通过相关凹槽62、61用其一端进入第二连接管中(可与图3a和图3b所示的情况相比)。

各个子钳口部56、57、58无论是否连续闭合，都会导致接触面60和67-69彼此相邻定位(图5b)。第一毛细管和第三毛细管通过异形弹簧80、81被夹紧在凹槽61、62中。压力室66和74形成了共用的不透气压力室。可以沿压力室66和74的周长设置密封器件。为了确保共用的不透气压力室66、74足够的气密性，子钳口部设置有弹簧加载钩式紧固件(spring-loaded hookfastener)87，弹簧加载钩式紧固件87在其闭合位置中接合固定钳口部54上的边缘的后方。

在压力室66的底部中设置了通道，所述通道经由阀连接到压力源或真空源(与压力源6和真空源10可比较的)上。其气体管线贯穿支腿52的空腔。在闭合位置中，加热器件66和75包围第二连接管。此外，触头76和77彼此相接触。供电电源的配线贯穿支腿52的空腔。自触头76、77彼此紧靠之后，也能够使加热器件75通电。此外，在闭合位置中，凹槽对61、70和62、71为第一毛细管和第三毛细管形成了共用通道。在所述框架内，应该注意到的是，根据不同情况，在接合接触面67-69中没有设置凹槽70、71，并且凹槽61和62具有一深度，以使得第一毛细管和第三毛细管在该深度内充分延伸。

使用装置51的方式已经在图3a和图3b的描述中进行了解释，并且对于本领域技术人员来说无需进行更详细的解释。装置51可以是例如呈手提箱或膝上型式计算机形式的移动单元的一部分。可以将所需的气动连接和电连接并入所述单元中。

图6至图7b涉及加热器件66和75。每个加热器件包括用于钳口部54、55中的每一个的两个加热元件，因此总共设置了相同配置的四个加热元件91-94(参见图7a)。图6单独示出了加热元件93。加热元件93(与其它加热元件91、92和94相同)实际上是已经弯曲为多个环并且在侧视图中为弓形的电阻线(同样参见图7b)。与两个外圈的支腿相比，位于加热元件93的中心处的环的支腿更靠近地设置在一起。结果，在操作期间，加热元件93在中心处比在端部处释放出更多的热量。这看来像是由于较平滑的过渡而对玻璃-玻璃连接的质量起到了积极的效果。在装置51的闭合位置中，加热元件对91、93和92、94在连接压力室66、74内限定了与细长的基本管状空间95，该细长的基本管状空间95与由凹槽对61、90和62、71形成的连接开口成一直线。在该空间95内，加热元件91、92、93和94能够从各侧照射第二连接管。

当使用柱连接时，非常重要的是，这些连接是不透气且不透液的以便防止泄漏。图8示出了在包括根据现有技术的柱连接的色谱配置中周围空气泄漏到柱中(压入配合，图8a)以及在根据本发明的柱连接的情况下的泄漏(图8b)。在这些曲线图中，沿x轴以秒为单位对测量时间进行绘图并且在y轴上以任意单位(E)对检测器的信号进行绘图。基于检测器附近流动相中出现的氮气(I)和氧气(II)的量来表示泄漏。由于使用的柱材料，水(III)一直出现在所使用的柱中，并且因此，在测量期间均以相等的量出现。

从图8a和图8b中，可以推出以下情况：在图8a中，氮气以大约8*10⁶单位的量出现并且氧气以大约0.25*10⁶单位的量出现。通过利用本发明，这些值可以降到2*10⁵单位(对于氮气)以及大约0.5*10⁵(对于氧气)。根据本发明的柱连接的使用使得大大减低了周围空气泄漏到柱中。这些结果显示：本发明提供了一种用于借助于充分不透气且不透液的连接将一个色谱柱连接到色谱仪上或连接到另一个色谱柱上的方法。

需要强调的是，本发明不局限于本发明的上述优选实施例，并且本发明的范围主要由所附的权利要求来确定。在可选实施例中，例如，可以使用其它的加热元件，诸如管状或盘状的加热元件或者根据居里点加热原理工作的加热元件，从而加热可以以非常精确的方式发生。而且，可以不同于借助于气压差来实现使环绕的连接管实现收缩的方式，所述环绕的连接管的收缩用于使环绕连接管与至少一部分定位在所述连接管内的毛细管相接触。例如，考虑使用物理压印的连接，借助于物理压印连接，可以使连接包络管的软化部分径向向内地被挤压，或者成为在加热后冷却时围绕环绕连接管收缩的环。

Claims

1、用于在至少两个共轴且相互交迭的玻璃毛细管之间建立玻璃-玻璃连接的方法，所述方法包括以下步骤：

2、根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c)包括对所述第二玻璃毛细管施加压力，所述压力比大气压高。

3、根据权利要求2所述的方法，其中，借助于气体来施加所述压力。

4、根据权利要求3所述的方法，其中，将氦气用作所述气体。

5、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，在步骤c)之后执行额外的步骤d)，步骤d)包括冷却所述两个相互连接的玻璃毛细管。

6、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，将具有在0.05mm与1.5mm之间外径的管用作所述第一玻璃毛细管。

7、根据权利要求6所述的方法，其中，所述外径在0.1mm与1.0mm之间变化。

8、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，在所述第一玻璃毛细管的外表面上设置了聚酰亚胺涂层。

9、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，将具有比所述第一玻璃毛细管的外径大0.05mm至0.5mm的内径的管用作所述第二玻璃毛细管。

10、根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二玻璃毛细管的内径比所述第一玻璃毛细管的外径大0.1mm至0.2mm。

11、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，将具有玻璃软化温度在200-500℃优选为350-400℃的范围内的管用作所述第二玻璃毛细管。

12、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，步骤b)最多需要40秒。

13、根据权利要求中12所述的方法，其中，步骤b)最多需要15秒。

14、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，在步骤b)期间，所述第一玻璃毛细管的温度不超过350℃。

15、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，在步骤b)的至少一部分期间，所述第一玻璃毛细管被通过所述第一玻璃毛细管的诸如气体的冷却介质冷却。

16、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，将由选自包括硼硅酸玻璃和铅玻璃的组群中的一种玻璃制成的管用作所述第二玻璃毛细管。

17、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中

在步骤a)中，将所述第一玻璃毛细管引入所述第二玻璃毛细管的第一端中，同时还将具有第三玻璃软化温度的第三玻璃毛细管引入所述第二玻璃毛细管的第二端中，其中，所述第一玻璃毛细管和所述第三玻璃毛细管彼此共线，

其中，在步骤b)中，将所述第二玻璃毛细管的至少一部分加热到等于或高于所述第二玻璃软化温度并且低于所述第一和第三玻璃软化温度的温度，

18、根据权利要求17所述的方法，其中，连续地

19、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，步骤c)包括利用压力装置沿所述第一玻璃毛细管的方向对所述第二玻璃毛细管的所述软化部分作用压力。

20、一种用于逆转根据权利要求1至19中任一项或多项获得的玻璃-玻璃连接的方法，所述方法包括以下步骤：

i)将所述第二玻璃毛细管的一部分即所述玻璃毛细管的装配部分加热到高于所述第二玻璃软化温度但是低于所述第一和可能存在的第三玻璃软化温度的温度；

21、根据权利要求20所述的方法，其中，步骤ii)包括对所述第二玻璃毛细管施加欠压，所述欠压比大气压低。

22、根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其特征在于，将色谱柱用作所述第一玻璃毛细管。

23、根据权利要求22所述的方法，其特征在于，将气相色谱柱用作所述第一玻璃毛细管。

24、一种用于在至少两个共轴且相互交迭的玻璃毛细管之间建立玻璃-玻璃连接的装置，包括：定位器件，其用于将作为用于色谱法的第一柱的第一玻璃毛细管与第二玻璃毛细管定位为共轴交迭的关系，使得所述第一玻璃毛细管延伸到所述第二玻璃毛细管中；加热器件，其用于加热所述第二玻璃毛细管的将建立所述玻璃-玻璃连接的位置处的一部分；以及接触器件，其用于与所述第二玻璃毛细管的通过所述加热器件加热而软化的一部分接触。

25、根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述接触器件包括在所述第二玻璃毛细管的将被所述加热器件加热的至少一部分的外侧上的压力空间，以及用于在所述压力空间内产生过压的过压器件。

26、根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述过压器件包括用于将气体供给到所述压力空间的供给器件。

27、根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述过压器件包括控制器件，所述控制器件用于控制所述供给器件从而在所述加热器件的操作期间借助于所述供给器件将气体供给到所述压力空间。

28、根据权利要求25或26所述的装置，其特征在于，所述过压器件包括排放器件，所述排放器件用于从所述压力空间中排放由所述供给器件供给到所述压力空间的气体。

29、根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述排放器件包括排放通道，所述排放通道设置在所述压力空间的壁与所述第二玻璃毛细管连接的位置处。

30、根据权利要求28或29所述的装置，其特征在于，所述供给器件包括供给通道，气体通过所述供给通道被供给到所述压力空间，并且所述排放器件包括排放通道，气体通过所述排放通道从所述压力空间中排放，其中，沿所述两个玻璃毛细管的轴向观察时，所述供给通道和所述排放通道设置在将建立所述玻璃-玻璃连接的两个相对的位置上。

31、根据权利要求25至30中任一项所述的装置，其特征在于，所述加热器件设置在所述压力空间中。

32、根据权利要求24至31中任一项所述的装置，其特征在于，所述加热器件围绕所述第二玻璃毛细管延伸。

33、根据权利要求24至32中任一项所述的装置，其特征在于，所述加热器件包括至少一根电阻线。

34、根据权利要求33所述的装置，其特征在于，设置了两根相对的电阻线。

35、根据权利要求33或34所述的装置，其特征在于，所述至少一根电阻线的形状为弓形。

36、根据权利要求33、34或35所述的装置，其特征在于，沿所述至少两个共轴管的纵向观察时，所述加热器件在其中心处具有增强的放热能力。

37、根据权利要求25至36中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步设置有用于在所述压力空间的内部产生欠压的欠压器件。

38、根据权利要求24至37中任一项所述的装置，其特征在于，所述定位器件被设置用于对具有小于2mm直径的第二玻璃毛细管进行定位。

39、根据权利要求24至38中任一项所述的装置，其特征在于，所述定位器件还设置用于将第三玻璃毛细管定位为：所述第三玻璃毛细管延伸到所述第二玻璃毛细管中，并且在所述第二玻璃毛细管中，所述第一玻璃毛细管和所述第三玻璃毛细管的端部朝向彼此。

40、根据权利要求39所述的装置，其特征在于，所述加热器件至少部分地设置在所述第一玻璃毛细管与所述第三玻璃毛细管之间的纵向位置处。

41、根据权利要求39所述的装置，其特征在于，沿轴向观察时，所述加热器件的第一部分设置在所述第一玻璃毛细管的外侧上，与所述第一玻璃毛细管的端部间隔开，并且沿轴向观察时，所述加热器件的第二部分设置在所述第三玻璃毛细管的外侧上，与所述第三玻璃毛细管的所述端部以及所述加热器件的所述第一部分间隔开。

42、一种色谱仪，包括设置有注入器和检测器的基本单元以及设置有玻璃毛细管的至少一个柱，其特征在于，所述色谱仪进一步设置有根据权利要求24至41中任一项所述的装置。

43、根据权利要求42所述的色谱仪，其特征在于，所述色谱仪为气相色谱仪。