CN102183605B - 一种热导检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热导检测器，包括两臂热导检测器和柱后检测反馈装置，所述的两臂热导检测器的色谱连接柱通过连接柱连接卡套和连接柱螺母与一热导池固定连接，一排气管通过排气管连接卡套和排气管连接螺母与所述热导池固定连接，一热导丝通过热导丝压紧螺母和热导丝压接垫固接于所述热导池；所述的柱后检测反馈装置包括一PCB板通过固定螺丝固定于检测腔内，并用密封圈密封，所述PCB板装设有一包括传感器的检测电路，所述检测腔还设置有一热导池排气管和一实现排空作用的大气排气管。本发明提供的热导检测器实现了高可靠性，低成本和高安全性。
Description
技术领域
本发明属于分析仪器技术领域，特别涉及一种热导检测器。
背景技术
检测器是气相色谱仪的核心部分，主要功能是完成色谱样品检测。热导检测器(简称TCD)是一种通用型的检测器，它是基于各种物质的热导系数差异，使热敏元件的电阻值发生变化，依据产生的电信号定量。由于测定单位时间内热损失的绝对量是困难的，因而采用示差式测定法，即设计一个参考臂，一个测量臂，使对检测过程中产生的对流、辐射等热损失相互抵消，从而实现热平衡。
TCD检测器一般由热导池、热敏元件、和电气线路组成，目前公知的TCD检测器热导池一般用金属材料制成(不锈钢或黄铜)，按照供气的气路可分为两臂和四臂两种。在实际的应用过程中，时有因热敏元件碰热导池臂而产生短路，烧断热导丝，导致TCD检测器无法工作。若增加热导池内放置热敏元件腔体的体积，虽可以解决因热敏元件碰热导池臂而产生短路烧断热导丝问题，但TCD检测器的灵敏度也会相应降低，无法满足现代分析技术检测的发展要求。
对于热敏元件的保护，一般都采用柱前压判定法，即当柱前端有压力即可以判定热导池内通有载气，热敏元件处于受保护状态。此判定缺陷即为无法真正做到实时保护，因为当柱后端各连接部件有泄漏时，热导池内可能只有微量或无载气通过，而柱前压显示正常，因而保护失效，热敏元件会因高温被烧断或氧化。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有自动保护功能的热导检测器。
本发明的技术方案是，一种热导检测器，包括两臂热导检测器和柱后检测反馈装置，所述的两臂热导检测器的色谱连接柱通过连接柱连接卡套和连接柱螺母与一热导池固定连接，一排气管通过排气管连接卡套和排气管连接螺母与所述热导池固定连接，一热导丝通过热导丝压紧螺母和热导丝压接垫固接于所述热导池；所述的柱后检测反馈装置包括一PCB板通过固定螺丝固定于检测腔内，并用密封圈密封，所述PCB板装设有一包括传感器的检测电路，所述检测腔还设置有一热导池排气管和一实现排空作用的大气排气管。
所述的热导池采用金属或者金属合金材质，表面绝缘处理，内设一参考臂和一测量臂，池体积为20微升～120微升。
所述的热导丝阻值为40欧姆～500欧姆，材质采用铂丝或钨丝或铼钨丝。
所述的排气管采用不锈钢管，外形为圆柱形，内部物理尺寸直径为φ0.8mm～φ1.6mm，壁厚为0.2mm～1mm，总长为0.1m～2m。
所述的传感器是微压传感器或微流传感器。
本发明的有益效果是，打破了现有的TCD检测器技术上的缺陷，提供一种高可靠性，低成本，高安全性的TCD检测器，对未来分析仪器，特别是现代分析仪器TCD检测器保护系统设计，具有很深远借鉴参考意义。
附图说明
图1为本发明一实施例中的热导检测器的两臂铝合金阳极氧化TCD检测器结构组装示意图，其中：
1——热导丝压接螺母；
2——热导丝；
3——热导丝压接垫；
4——TCD热导池；
5——连接柱连接卡套；
6——连接柱螺母；
7——色谱连接柱；
8——排气管连接卡套；
9——排气管连接螺母；
10——排气管。
图2为本发明一实施例中的柱后检测反馈装置结构组装示意图，其中：
21——热导池排气管；
22——检测腔；
23——密封圈；
24——PCB板；
25——传感器；
26——固定螺丝；
27——大气排气管。
图3是本发明一实施例中检测器检测原理图。
具体实施方式
本发明提供的是一种具有自动保护功能的热导检测器(TCD)，包含两臂热导检测器和柱后检测反馈装置，两臂热导检测器连接色谱柱，包括TCD热导池和热导丝；色谱柱连接于色谱连接柱，其通过连接柱连接卡套和连接柱螺母连接于TCD热导池，所述的TCD热导池采用金属或金属合金材质，表面绝缘处理，内设计有一个参考臂，一个测量臂，所述的TCD热导池设置了排气管装置，所述的排气管采用不锈钢材质，排气管通过排气管连接卡套和排气管连接螺母连接于TCD热导池，所述的热导丝通过热导丝压紧螺母固定在TCD热导池上，同时增加热导丝压接垫实现密封，所述的热导丝阻值为40-500欧姆，材质采用铂丝、钨丝、铼钨丝等；所述的柱后检测反馈装置，包含传感器、检测腔和PCB板，所述的传感器安装在PCB板上，通过固定螺丝固定于检测腔内，并增加密封圈实现密封，所述的传感器为微压传感器或微流传感器，所述的PCB板设置放大器和比较器等电子元器件，实现信号的接收、放大、比较和反馈功能，所述的检测腔为检测反馈装置检测的腔体，检测腔内设置有连接于热导池的连接管和实现排空的排气管。
两臂TCD检测器设计有一个参考臂，一个测量臂。色谱柱可以为填充柱或毛细管柱。TCD热导池材质采用铝合金，表面阳极氧化处理。本发明所述的TCD热导池池体积为20-120微升。排气管采用不锈钢管，外形为圆柱形，内部物理尺寸直径为φ0.8mm-φ1.6mm，壁厚为0.2mm-1mm，总长为0.1m-2m。热导丝阻值为：40-500欧姆，材质可采用铂丝、钨丝、铼钨合金丝等。传感器为微压传感器或微流传感器。PCB板采用5-24V直流供电。
两臂热导检测器和柱后检测反馈装置采用长方形、正方形、圆柱形或三者组合。柱后检测反馈装置包括信号取样和信号调理电路，输出信号为0或1。
本发明包括的的两臂热导检测器和柱后检测反馈装置各部件采用不锈钢、黄铜、紫铜、丁晴胶、环氧树脂、石英、石墨材料。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种具有保护功能TCD热导检测器，包含两臂热导检测器和柱后检测反馈装置，所述的两臂TCD热导检测器，包含TCD热导池4和热导丝2；与色谱柱连接的色谱连接柱7通过连接柱连接卡套8和连接柱螺母6连接于TCD热导池4，所述的TCD热导池4采用金属或金属合金材质，表面绝缘处理，内设计有一个参考臂，一个测量臂，池体积为80微升，所述的TCD热导池4设置有排气管装置，所述的排气管10采用不锈钢管，排气管10通过排气管连接卡套8和排气管连接螺母9连接于TCD热导池4上，所述的热导丝2通过热导丝压紧螺母1固定于TCD热导池4上，同时增加热导丝压接垫3实现密封，所述的热导丝2阻值为95欧姆，材质采用铼钨丝。
如图2所示，本发明提供了一种柱后检测反馈保护装置，包含有传感器25、检测腔22和PCB板24，所述的传感器25安装在PCB板24上，通过固定螺丝26固定于检测腔22内，并增加密封圈23实现密封，所述的检测腔22为检测反馈装置检测的腔体，通过热导池排气管21连接于TCD热导池4，当TCD热导池4内有载气排出时，检测腔22腔体内有载气压力和流量发生变化，传感器25将变化的信号转化并输出，并通过PCB板24上设置的放大器和比较器等电子元器件，实现信号的接收、放大、比较和反馈功能，当压力低于设定值时，电控系统发出警告并自动切断检测器加热电路，实现对热敏元件的保护功能，所述的传感器25为微压传感器，所述的检测腔22内设置有大气排气管27至大气，实现排空作用，。
如图3所示，检测器检测原理示意图，直流电流通过桥路时，金属丝R1、R2产生热，在进样分析之前，先调节R5使桥路处于平衡，即桥路无信号输出，I0＝0，R1*R4＝R2*R3，当只有载气通过热导池时，由于载气的热导系数相同，因此对测量臂和参考臂金属丝温度的影响是一样，所以电阻变化相等，桥路仍处于平衡：
ΔR1＝ΔR2，(R1+ΔR1)*R4＝(R2+ΔR2)*R3
当进样后，样品组分从色谱柱洗出，随载气先后进入热导测量池；由于纯载气与载气和组分的混合气两者热导系数不同，导致两个金属丝温度产生差异，使得电阻变化不同，即ΔR1≠ΔR2，则：
(R1+ΔR1)*R4≠(R2+ΔR2)*R3
这时桥电流不平衡，I0≠0，V≠0，有信号电压输出。
Claims (5)
1.一种热导检测器，其特征在于，包括两臂热导检测器和柱后检测反馈装置，所述的两臂热导检测器的色谱连接柱通过连接柱连接卡套和连接柱螺母与一热导池固定连接，一排气管通过排气管连接卡套和排气管连接螺母与所述热导池固定连接，一热导丝通过热导丝压紧螺母和热导丝压接垫固接于所述热导池；所述的柱后检测反馈装置包括一PCB板通过固定螺丝固定于检测腔内，并用密封圈密封，所述PCB板装设有一包括传感器的检测电路，所述检测腔还设置有一热导池排气管和一实现排空作用的大气排气管。
2.如权利要求1所述的热导检测器，其特征在于，所述的热导池采用金属或者金属合金材质，表面绝缘处理，内设一参考臂和一测量臂，池体积为20微升～120微升。
3.如权利要求1所述的热导检测器，其特征在于，所述的热导丝阻值为40欧姆～500欧姆，材质采用铂丝或钨丝或铼钨丝。
4.如权利要求1所述的热导检测器，其特征在于，所述的排气管采用不锈钢管，外形为圆柱形，内部物理尺寸直径为0.8毫米～1.6毫米，壁厚为0.2毫米～1毫米，总长为0.1毫米～2毫米。
5.如权利要求1所述的热导检测器，其特征在于，所述的传感器是微压传感器或微流传感器。
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