CN102967679B - 便携式仪器的标定装置及标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了便携式仪器的标定装置，所述标定装置包括：容器，所述容器具有开口，内部装有固态吸附物质；固态吸附物质，所述固态吸附物质用于吸附液态标准物；限流部件，所述限流部件内部连通所述出口，用于限制出口下游的气体的流量；开关部件，所述开关部件设置在所述出口的下游。本发明具有标准物输出稳定、操作简便、易于实现自动化等优点。

Description

便携式仪器的标定装置及标定方法

技术领域

本发明涉及仪器标定，特别涉及便携式仪器的标定装置及标定方法。 

背景技术

对于质谱类的分析仪器，需要定期引入标准物质对质谱进行调谐，具体包括质量轴校准和倍增器的响应调谐等。通常在气相色谱质谱联用仪中用于质量轴校准的标准物为全氟三丁胺(PFTBA)，该物质常温常压下为液态。在实验室台式色谱质谱联用仪中通常将全氟三丁胺标准物装在一小玻璃瓶中，在瓶上方留一空间，通过不锈钢管和电磁阀控制引入到质谱真空腔内进行质量轴校准和倍增器增益调谐。该方法在便携式仪器上使用存在以下几个问题： 

1、标样上方为了气液平衡以及防止液体吸入，需要留一空间。在电磁阀关闭长期未进行调谐的情况下，该空间的标准物浓度很高，并且存在空气泄露，导致在电磁阀打开瞬间，真空存在骤然变差的情况。对于便携式的质谱类仪器，考虑到重量，体积和功耗，不可能配台式仪器使用的足够大抽速的分子泵，导致电磁阀打开真空恢复至最佳状况需要很长的时间。 

2、由于便携式仪器存在搬动，震动，运输，移动中测试等应用要求，液态状的标准物小液滴极易直接进入不锈钢管道，导致在下一次电磁阀开启时，液态标准物在压力差作用下直接进入真空腔内。过高浓度的标准物进入真空腔内，无法得到正常的谱图，因此无法进行质量轴校准；另外，该浓度也不是原先的气液平衡浓度，因此无法进行倍增器增益调谐；最后，过高浓度的标准物进入真空腔，在真空腔内残留，极易造成过高的化学背景。 

为了克服上述技术中的不足，现有的解决方案是将标准物进行气化，装入特制的气瓶中，通过电磁阀控制引入真空腔进行调谐。该方案存在以下几个缺点： 

1、标气进样系统复杂，为了保证进样的重复性，需要设计复杂的电磁阀进 样系统，流露设计相当发杂； 

2、针对原先的液体标样物经气化处理，由于其纯度的要求较高，生产成本高，目前完全依赖进口，标气使用成本高； 

3、完全的气态标样为了顺利地引入真空腔，其标气瓶压力不可能很高，气瓶使用时间短，仪器运行成本高。 

4、气瓶压力不能太高，直接会导致一瓶标气使用的时间有限，而且随着使用时间其标气压力下降导致标准物浓度下降，无法实现长期时间内的倍增器增益调谐。 

5、由于采用气态标准物，为了保证一定量其装置无法做小，影响了便携式仪器的体积。 

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种输出标准物长期稳定、便携、操作简便的便携式仪器的标定装置及标定方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

便携式仪器的标定装置，其特征在于：所述标定装置包括： 

容器，所述容器具有出口，内部装有固态吸附物质； 

固态吸附物质，所述固态吸附物质吸附有液态标准物； 

限流部件，所述限流部件内部连通所述出口，用于限制出口下游的气体的流量； 

开关部件，所述开关部件设置在所述出口的下游。 

根据上述的标定装置，优选地，所述固态吸附物质呈颗粒状、球状或丝状。 

根据上述的标定装置，可选地，所述标定装置进一步包括： 

阻挡部件，所述阻挡部件设置在所述出口和限流部件之间，用于阻挡所述固态吸附物质。 

根据上述的标定装置，优选地，所述阻挡部件是烧结阻尼器。 

根据上述的标定装置，优选地，所述限流部件是长径比大于800的管道。 

根据上述的标定装置，优选地，所述管道式不锈钢管道。 

根据上述的标定装置，优选地，所述固态吸附物质是PDMS。 

本发明的目的还通过以下技术方案得以实现： 

根据上述标定装置的工作方法，所述工作方法包括以下步骤： 

(A1)打开所述开关部件； 

(A2)固态吸附物质释放出标准物，通过限流部件后输出流量和浓度稳定的标准物，之后进入待标定装置； 

(A3)标定所述待标定装置。 

根据上述的工作方法，可选地，所述待标定装置是质谱分析仪。 

根据上述的工作方法，可选地，所述工作方法进一步包括以下步骤： 

(B1)将固态吸附物质放置于所述标准物的溶液中，吸附若干时间； 

(B2)从所述溶液中取出所述固态吸附物质，并风干； 

(B3)将风干后的所述固态吸附物质装在所述容器内。 

根据上述的工作方法，优选地，所述若干时间为50-60分钟。 

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为： 

1、直接通过具有吸附作用的固化物的解吸附建立浓度平衡，既能维持在合适浓度满足调谐要求，还可以使平衡空间做到最小，消除了长期未用条件下电磁阀开启导致的真空骤然变差现象以及使得恢复最佳真空的时间大大缩短。 

2、将原先液态的标准物通过固化后装入，不存在由于便携式仪器存在搬动，震动，运输，移动中测试等应用要求而导致液态状的标准物小液滴极易直接进入不锈钢管道的问题。 

3、通过标液固化的方式，减小了标准物的体积，流路设计简单，使得便携式仪器可以更加小型化。另外，同样体积的吸附标准物的固化物相比气化的标准物可以使用更长的时间。 

4、在有足够量的吸附标准物的固化物的前提下，可以保准长时间的浓度稳定性，满足倍增器增益调谐的要求。 

5、校准装置使用时间长，可重复使用，使用成本低。 

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中： 

图1是根据本发明实施例1的标定装置的结构简图； 

图2是根据本发明实施例1的标定装置的工作方法的流程图； 

图3是根据本发明实施例2的质量轴校准后的质谱图； 

图4是根据本发明实施例2的连续运行24分钟后的质谱图； 

图5是根据本发明实施例2的连续运行24小时后的质谱图。 

具体实施方式

图1-5和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。 

实施例1： 

图1示意性地给出了本发明实施例的便携式仪器的标定装置的结构简图，如图1所示，所述标定装置包括： 

容器1，所述容器具有出口3，内部装有固态吸附物质2； 

固态吸附物质2，所述固态吸附物质2用于吸附液态标准物；所述固态吸附物质优选PDMS等吸附材料，从而有效地吸附液态标准物。为了更好地增强吸附效果，所述固态吸附物质呈颗粒状、球状或丝状。 

限流部件4，所述限流部件4内部连通所述出口3，用于限制出口下游的气体的流量，从而输出流量稳定的气体；优选地，所述限流部件采用长径比大于800的管道，如不锈钢管，从而稳定了气体流量。当然还可以采用针阀等能起到限流作用的部件。 

开关部件5，所述开关部件设置在所述出口3的下游。所述开关部件优选采用电磁阀等部件。 

进一步地，为了阻挡所述固态吸附物质进入所述限流部件，可选地，所述标定装置进一步包括： 

阻挡部件，所述阻挡部件设置在所述出口和限流部件之间，用于阻挡所述固态吸附物质。优选地，所述阻挡部件是烧结阻尼器。 

图2示意性地给出了本发明实施例的便携式仪器的标定装置的工作方法的流程图，如图2所示，所述工作方法包括： 

(A1)打开所述开关部件； 

(A2)固态吸附物质释放出标准物，通过限流部件后输出流量和浓度稳定的标准物，之后进入待标定装置； 

(A3)标定所述待标定装置。 

根据上述的工作方法，可选地，所述工作方法进一步包括以下步骤： 

(B1)将固态吸附物质放置于所述标准物的溶液中，吸附若干时间，优选50-60分钟； 

(B2)从所述溶液中取出所述固态吸附物质，并风干； 

(B3)将风干后的所述固态吸附物质装在所述容器内。 

实施例2 

根据本发明实施例1的标定装置及其工作方法在质谱仪标定中的应用，具体是标定聚光科技生产的便携式气相色谱质谱联用仪Mars-400的质量轴。 

所述联用仪在正常分析状态下，真空度在10-1000uTorr之间，打开开关部件(标气控制电磁阀)后，真空度略有升高，在小于20s时间内真空恢复正常，可以进行正常的质量轴校准。采用长度为90cm的0.1mm内径的不锈钢管作为样品引入流路的限流部件，在电磁阀开启的条件下，离子阱质量分析器在自动增益控制下起离子化时间一般在1ms-5ms，满足其控制要求(大于0.1ms)，可以实现正常的质量轴校准，完成质量轴校准后的质谱图如附图3所示。同时对标样进行了连续进样的稳定实验和日间稳定性实验，附图4为标样连续运行24分钟得到的总离子流图，附图5为保持电磁阀为打开状态24小时后，重新运行质谱得到的总离子流图，从以上结果看出标气进样能保持较好的短期稳定性和日间稳定性，实现标准气体的长期稳定引入。另外，在Mars-400的移动性测试中未出现标样进样量失控的情形，避免了液体标样存在的直接渗透进入不锈钢管导致进样量失控的问题。 

Claims (10)

1.便携式仪器的标定装置，其特征在于：所述标定装置包括：

容器，所述容器具有出口，内部装有固态吸附物质；

固态吸附物质，所述固态吸附物质吸附有液态标准物；

限流部件，所述限流部件内部连通所述出口，用于限制出口下游的气体的流量；

开关部件，所述开关部件设置在所述出口的下游。

2.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于：所述固态吸附物质呈颗粒状、球状或丝状。

3.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于：所述标定装置进一步包括：

阻挡部件，所述阻挡部件设置在所述出口和限流部件之间，用于阻挡所述固态吸附物质。

4.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于：所述阻挡部件是烧结阻尼器。

5.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于：所述限流部件是长径比大于800的管道。

6.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于：所述固态吸附物质是PDMS。

7.根据权利要求1至6任一所述标定装置的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：

（A1）打开所述开关部件；

（A2）固态吸附物质释放出标准物，通过限流部件后输出流量和浓度稳定的标准物，之后进入待标定装置；

（A3）标定所述待标定装置。

8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于：所述待标定装置是质谱分析仪。

9.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于：所述工作方法进一步包括以下步骤：

（B1）将固态吸附物质放置于所述标准物的溶液中，吸附若干时间；

（B2）从所述溶液中取出所述固态吸附物质，并风干；

（B3）将风干后的所述固态吸附物质装在所述容器内。

10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于：所述若干时间为50-60分钟。