CN102437005B - 一种气体分析质谱仪上的膜进样装置 - Google Patents

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KUNSHAN HEXIN ZHIPU TECHNOLOGY CO LTD
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Abstract

本发明公开了一种气体分析质谱仪上的膜进样装置，包括一压膜盒、前端连接法兰及后端连接法兰，所述前端连接法兰和后端连接法兰都设有一凹槽，所述压膜盒在前端连接法兰和后端连接法兰之间通过凹槽紧密配合，所述压膜盒与前端连接法兰接触面分别设有供样品分子进入的进样口和供样品分子流出的出样口，所述压膜盒与后端连接法兰接触面设有质谱连接管。本发明装置极大方便了压膜盒的更换；进一步本发明质谱连接管中的真空隔断阀可实现缓冲室与质谱进样口连接的开启和关闭，避免了对质谱仪真空系统的频繁破坏。本发明装置可广泛应用于气体质谱仪领域。

Description

一种气体分析质谱仪上的膜进样装置
技术领域
本发明涉及一种膜进样装置，尤其是一种气体分析质谱仪上的膜进样装置。
背景技术
挥发性有机物是一类由上百种化合物组成的重要的空气污染物，广泛存在于环境当中。它不仅影响大气环境和气候，还对人体有直接的危害性。为了了解大气中挥发性有机物的来源和分布情况，研发能够对挥发性有机物进行实时在线检测的分析仪器是极其重要的。能够检测挥发性有机物的技术很多，但是能够真正实现实时在线检测的手段却不多。发展能够对挥发性有机物进行实时在线分析的可行技术，对我国的挥发性有机物研究甚至整个环境科学的研究都是极其重要的。
质谱是对环境中的挥发性有机物等痕量气体进行定性定量分析的最强大的技术之一。其主要优点是具有优秀的灵敏度和实时响应特性。配备适当的进样系统实现对挥发性有机物的实时在线检测。膜进样接口技术由于其结构简单、允许气体或液体样品直接进入到分析系统而无需对样品进行复杂的前处理、同时还具备对分析物的富集功能，超薄膜的响应时间短，能够满足实时在线分析的需要，可与各种高灵敏度的检测技术直接连接，质谱就是其中之一。
膜进样的基本理论是溶解-吸附原理。首先样品分子溶解在膜的高压一侧，在压力差的驱动下样品分子从膜的一端扩散到另一端，然后样品分子从膜的低压一侧解吸进入真空。由于不同物质在膜上的溶解度和扩散系数都不同，表现为膜对不同物质具有不同的渗透性；不同类型材料的膜的选择透过性也不同，硅橡胶薄膜对有机物具有高渗透率，而对空气和水溶液中的氮气、氧气和水等主要成分的渗透率则很低，使用硅橡胶薄膜研制适当的膜进样装置，可以实现对有机物的在线分离和富集，从而达到对挥发性有机物进行分析的目的。目前已有的同类型装置，存在如下缺点：
1、膜面积一般都很小，降低了质谱的灵敏度；
2、膜进样装置大部分设计都是直接与质谱的真空系统相连，这样很不便于进行膜的更换。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种方便更换膜的气体分析质谱仪上的膜进样装置。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种气体分析质谱仪上的膜进样装置，包括一内设有膜的压膜盒、前端连接法兰及后端连接法兰，所述前端连接法兰和后端连接法兰都设有一凹槽，所述压膜盒在前端连接法兰和后端连接法兰之间通过凹槽紧密配合，所述压膜盒与前端连接法兰接触面分别设有供样品分子进入的进样口和供样品分子流出的出样口，所述压膜盒与后端连接法兰接触面设有质谱连接管。
进一步作为改进，所述质谱连接管与后端连接法兰一体，质谱连接管的内径为0.5-2mm。
进一步作为优选的实施方式，所述质谱连接管上还设有一真空隔断阀。
进一步，所述压膜盒包括压膜盒盖、膜、支撑网和压膜盒体，所述压膜盒盖与压膜盒体通过紧密配合将膜和支撑网压在中间，所述压膜盒盖靠近前端连接法兰，所述压膜盒体靠近后端连接法兰。
进一步作为优选的实施方式，所述压膜盒盖和压膜盒体为聚四氟乙烯材料制作的圆盖。
进一步作为优选的实施方式，所述的膜为硅橡胶薄膜，厚度为0.05-0.2mm。
进一步作为优选的实施方式，所述的支撑网为金属丝网，金属丝直径为0.01-0.05mm，支撑网的直径与膜一致，金属丝的间距不大于膜厚度的20倍。
进一步作为优选的实施方式，所述真空隔断阀为球阀。
本发明的有益效果是：本发明气体分析质谱仪上的膜进样装置，通过采用设有凹槽的前端连接法兰和后端连接法兰对压膜盒进行紧密配合，方便了使用者在膜进样装置种更换新膜；进一步，与后端连接法兰一体设计有质谱连接管，所述质谱连接管上还设有真空隔断阀，以实现缓冲室和质谱进样口的连接的开启和关断，在开启状态下可进行对挥发性有机物的质谱分析，而在关断情况下则停止分析，并可进行膜的装配和拆换等过程，避免了对质谱仪真空的频繁破坏，大大节约了因更换膜带来的时间和能源的消耗。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明气体分析质谱仪上的膜进样装置的剖面结构图。
具体实施方式
参照图1,本发明气体分析质谱仪上的膜进样装置，包括压膜盒13、前端连接法兰3及后端连接法兰8，所述前端连接法兰3和后端连接法兰8都设有一凹槽，所述压膜盒13在前端连接法兰3和后端连接法兰8之间通过凹槽紧密配合，所述压膜盒13由压膜盒盖4、膜5、支撑网6、压膜盒体7组成，压膜盒盖4与压膜盒体7紧密配合并将膜5、支撑网6压在其间，压膜盒盖4与膜5之间的空间构成样品室12，支撑网6与压膜盒体7之间的空间构成缓冲室11。
所述的前端连接法兰3的凹槽处有两个圆形通孔，内径为2mm，相应的在压膜盒体4与凹槽接触处设有两个圆形通孔，所述的进样口1和出样口2为由这两个通孔引出的波纹管。
所述后端连接法兰8为金属材料制作，在后端连接法兰8的凹槽处有圆形通孔，所述压膜盒体与凹槽接触处在上述通孔位置开有一通孔，由上述通孔构成质谱连接管9，质谱连接管9的内径为0.5-2mm，优选的，质谱连接管9的内径为1.2 mm。
所述的压膜盒盖4和压膜盒体7为聚四氟乙烯材料制作的两个圆盖。压膜盒盖4和压膜盒体7紧密配合，将膜5和支撑网6压在中间，共同构成压膜盒13。
进一步作为优选的实施方式，所述的膜为硅橡胶薄膜，厚度为0.05mm。所述的支撑网为金属丝网，支撑网的直径与膜一致，金属丝直径为0.01mm，金属丝的间距为1mm。
所述的前端连接法兰3上与进样口和出样口相对一面和后端连接法兰8上与质谱连接管9相对一面上有同样大小和深度的可以与压膜盒配合的圆形凹槽，槽的深度均略小于压膜盒13厚度的一半，前端连接法兰3和后端连接法兰8之间采用螺钉锁紧。
所述的真空隔断阀10为位于质谱连接管9中部的一个类似于球阀的开关装置。
本发明的工作原理是：被分析的气体或液体样品从进样口1进入，流经样品室12，从出样口2流出。在流经样品室12的同时，样品接触到膜5的一面，由于在膜5的两侧存在样品浓度差，气体或液体样品中的挥发性有机物经过溶解、扩散、解吸三个过程，选择性地透过膜5传输到膜5的另一侧并进入到样品缓冲室11，最后经过质谱连接管9进入质谱仪进行分析处理。
在本发明具体实施例中，所述的膜为硅橡胶薄膜，能够选择性地透过被分析物，其中，硅橡胶膜对挥发性的有机物（如苯系物等）具有较大的渗透率，而对氮气、氧气以及水等无机物基质的渗透率则很低，从而可以实现对气体和液体样品中的挥发性有机物的在线分离和富集，大大降低了基质效应的对质谱分析的影响；整个过程在线进行，缩短了分析检测所需要的时间。本领域技术人员应该理解为，本装置压膜盒13内还可以采用其他种类的膜。
本发明压膜盒13的设计大大方便了膜的更换过程，更换者只需预先将装有新膜的压膜盒装好，打开前端连接法兰3取出旧的压膜盒，更换上新的压膜盒即可；位于质谱连接管9中间的真空隔断阀10可以实现对气体缓冲室11和质谱进样口的连接的开启和关断，在开启状态下可进行对挥发性有机物的质谱分析，而在关断情况下则停止分析，并可进行膜的装配和拆换等过程，避免了对质谱仪真空的频繁破坏，大大节约了因更换膜带来的时间和能源的消耗。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种气体分析质谱仪上的膜进样装置，包括一内设有膜（5）的压膜盒（13）、前端连接法兰（3）及后端连接法兰（8），其特征在于：所述前端连接法兰（3）和后端连接法兰（8）都设有一凹槽，所述压膜盒（13）在前端连接法兰（3）和后端连接法兰（8）之间通过凹槽紧密配合，所述压膜盒（13）与前端连接法兰（3）接触面分别设有供样品分子进入的进样口（1）和供样品分子流出的出样口（2），所述压膜盒（13）与后端连接法兰（8）接触面设有质谱连接管（9）；
所述质谱连接管（9）与后端连接法兰（8）一体，质谱连接管（9）的内径为0.5-2mm；
所述质谱连接管（9）上还设有一真空隔断阀（10）。
2.根据权利要求1所述一种气体分析质谱仪上的膜进样装置，其特征在于：所述压膜盒（13）包括压膜盒盖（4）、膜（5）、支撑网（6）和压膜盒体（7），所述压膜盒盖（4）与压膜盒体（7）通过紧密配合将膜（5）和支撑网（6）压在中间，所述压膜盒盖（4）靠近前端连接法兰（3），所述压膜盒体（7）靠近后端连接法兰（8）。
3.根据权利要求2所述的一种气体分析质谱仪上的膜进样装置，其特征在于：所述压膜盒盖（4）和压膜盒体（7）为聚四氟乙烯材料制作的圆盖。
4.根据权利要求2所述的一种气体分析质谱仪上的膜进样装置，其特征在于：所述的膜（5）为硅橡胶薄膜，厚度为0.05-0.2mm。
5.根据权利要求2所述的一种气体分析质谱仪上的膜进样装置，其特征在于：所述的支撑网（6）为金属丝网，金属丝直径为0.01-0.05mm，支撑网的直径与膜一致，金属丝的间距不大于膜厚度的20倍。
6.根据权利要求1所述的一种气体分析质谱仪上的膜进样装置，其特征在于：所述真空隔断阀（10）为球阀。
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