CN105352892B - 一种连续进样式红外液体样品池装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种结构简单，方便使用，检测结果准确的一种连续进样式一体化红外液体样品池装置与红外样品池，样品池装置包括样品池、进样管、出样管与样品池支架；样品池包括由透红外线材料制备的池体，池体顶面、底面、正面、背面与侧面密封，池体的正面与背面为红外透射面，池体顶面设置有两开口，分别用于连接进样管和出样管，池体内开设有容置待测样品之用的样品腔，所述池体顶面的两开口分别与样品腔导通。

Description

一种连续进样式红外液体样品池装置

技术领域

本发明涉及红外光谱检测分析所使用的仪器设备，尤其涉及一种液体样品红外光谱检测分析所使用的样品容置装置。

背景技术

红外光谱(Infrared Spectroscopy,IR)的研究始于20世纪初，自1940年红外光谱仪问世，红外光谱在有机化学研究中广泛应用。在有机物分子中，组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态，其振动频率与红外光的振动频率相当。所以，用红外光照射有机物分子时，分子中的化学键或官能团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱上将处于不同位置，从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。

所以为了获得有机物分子的化学键或官能团信息，常常需要对其进行红外光谱的测定。而对于液体样品，传统方法是利用液膜法，在实现本发明的过程中，发明人发现其存在如下问题，液膜法仅适用于非挥发性的样品，非极性溶剂接触角太小，不易形成液膜，采用上述装置难以制样；并且由于人工操作的不确定性，得到的结果误差比较大，往往只能用于定性分析。

近年来出现业内的技术人员陆续发明了固定液体样品池装置等用于红外检测的液体样品池装置，具体可以在如下文献中还可以发现更多与上述技术方案相关的信息：

申请号：201310235997.4，名称为“一种中红外光谱分析液体样品池”的中国专利申请文件；

申请号：201420761959.2，名称为“中红外光谱仪”的中国专利申请文件；

申请号：200920107183.1，名称为“红外光谱变温双液体样品池装置”的中国专利申请文件；

公开号：CN 102706804 A，名称为“远红外样品池”的中国专利申请文件；

公开号：CN 104646082 A，名称为“恒温红外液体样品池”的中国专利申请文件；

公开号：CN 204027995 U，名称为“一种恒温样品池装置”的中国专利申请文件。

从以上文件，可以发现，现有技术中的红外样品池装置基本结构包括：样品池本体，垫片与窗片，其中样品池本体为金属等材质制成，内设有容置垫片与窗片的凹部，窗片包括上窗片与下窗片，窗片通常由氟化钙等透红外线材料制成。上窗片与下窗片之间通过垫片隔开，垫片为O形等中空形状，在上窗片与下窗片之间的空隙用于放置待测的液体样品。在上、下窗片，垫片与样品池本体之间采用垫圈等结构对待测液体进行密封。在放置待测样品时，首先打开样品池本体，放置下窗片与垫片，然后滴入待测液体，盖上上窗片，然后合上样品池本体，通过样品池本体压紧上下窗口，准备好待测的液体样品池装置。

在实现本发明的过程中，发明人发现近年来出现的固定液体样品池装置虽然可用于测量易挥发液体，但是整个装置存在装配比较复杂，窗片易损坏，液体膜厚不易控制，不易清洁等缺点，使其使用受到了限制。且人工取样单次操作耗时较长，无法提高采样频率达到实时跟踪监测反应池的目的。

发明内容

为此，需要提供一种结构简单，方便使用，检测结果准确的红外液体样品池装置与红外样品池。

为实现上述目的，发明人提供了一种连续进样式红外液体样品池装置，其特征在于，包括样品池、进样管、出样管与样品池支架；

所述样品池包括由透红外线材料制备的池体，池体顶面、底面、正面、背面与侧面密封，池体内设有容置待测样品之用的样品腔，池体的正面与背面为红外透射面，池体顶面设置有第一开口和第二开口，分别用于连接进样管和出样管，进样管的外壁与第一开口的内壁可插拔配合，出样管的外壁与第二开口的内壁可插拔配合，当进样管插接于第一开口中，以及出样管插接于第二开口中时，插接处液密封配合，所述第一开口和所述第二开口分别与样品腔导通；

所述样品池支架包括背板与定位槽，所述定位槽与背板相连接，定位槽的凹槽与样品池池体相适配，样品池池体与定位槽可插拔配合，定位槽的凹槽方向与背板平行，样品池池体插入定位槽后，样品池池体的正面与背面与背板平行，定位槽对应样品池池体正面与背面的位置，开设有第一透光部，背板对应样品池池体背面以及第一透光部的位置，开设有第二透光部。

可选的，所述池体外轮廓为长方体，所述池体为氟化钙材料，定位槽呈U形结构。

可选的，所述进样管和出样管分别包括连接头与连接管，所述进样管通过连接头的一端与第一开口可插拔配合，所述出样管通过连接头的一端与第二开口可插拔配合，连接头的另一端与连接管可插拔配合，连接头与连接管的插接处液密封配合。

可选的，所述红外液体样品池装置还包括样品泵与反应器，所述反应器与样品池通过样品管路连接，所述样品管路包括进样管与出样管，所述样品泵设置于样品管路上。

可选的，所述样品泵为蠕动泵，所述蠕动泵包括泵头和动力机构，所述背板上设置有安装孔，所述蠕动泵安装于背板上，所述泵头安装于背板设置有样品池的一面，所述动力机构安装于背板的另一面，动力机构的传动轴穿过安装孔与泵头连接。

可选的，所述背板与定位槽之间的连接方式选自：螺钉连接，卡接，焊接与粘接。

可选的，所述背板为金属板，所述定位槽为塑料槽，橡胶槽或金属槽。

发明人还提供一种连续进样式红外液体样品池，所述样品池包括由透红外线材料制备的池体，池体顶面、底面、正面、背面与侧面密封，池体的正面与背面为红外透射面，池体顶面设置有第一开口和第二开口，分别用于连接进样管和出样管，进样管的外壁与第一开口的内壁可插拔配合，出样管的外壁与第二开口的内壁可插拔配合，当进样管插接于第一开口中，以及出样管插接于第二开口中时，插接处液密封配合，池体内开设有容置待测样品之用的样品腔，所述第一开口和所述第二开口分别与样品腔导通；

可选的，所述池体外轮廓为长方体，所述池体为氟化钙材料，定位槽呈U形结构。

可选的，所述第一开口与第二开口的横截面为圆形。

发明人还提供一种连续进样式红外液体样品池，样品池包括由透红外线材料制备的池体，池体顶面、底面、正面、背面与侧面密封，池体的正面与背面为红外透射面，池体顶面设置有第一开口和第二开口，分别用于连接进样管和出样管，进样管的外壁与第一开口的内壁可插拔配合，出样管的外壁与第二开口的内壁可插拔配合，当进样管插接于第一开口中，以及出样管插接于第二开口中时，插接处液密封配合，池体内开设有容置待测样品之用的样品腔，所述第一开口和所述第二开口分别与样品腔导通；

可选的，所述池体外轮廓为长方体，所述池体为氟化钙材料，定位槽呈U形结构。

可选的，所述两开口分别为第一开口和第二开口，进样管通过密封连接件与第一开口密封连接，出样管通过密封连接件与第二开口密封连接。

可选的，所述第一开口与第二开口的横截面为圆形。

区别于现有技术，上述技术方案在使用时，直接通过样品池顶部的样品腔的槽口加入液体样品，由于池体底面、正面、背面与侧面密封，形成了一体化的液体样品池，因此省略了搭建样品池的繁琐流程，且不存在由于搭建过程中的操作失误或器皿的液密封性问题导致的液体样品泄露的问题。并且，由于一体化的液体样品池结构，样品腔的尺寸固定，因此样品腔中的液体样品厚度固定，测量准确度高。在测量时，将注入好样品的样品池插入样品池支架的定位槽中固定，通过样品池支架的背板插入到红外光谱仪的样品位中进行检测，需要更换样品时，将样品池从样品池支架的定位槽中拔出，十分方便。

并且，通过进样管和出样管的配合，因此可以在样品腔中连续导入待测液体样品，便于从反应池取样以观测反应物的化合进程，且中间省略了人工取样的操作时间，提高了采样频率，也提高了连续观测的准确性。并且由进样管、出样管以及样品池形成密封结构，提高了检测挥发性或有毒的液体的安全性。

附图说明

图1(a)为具体实施方式所述的连续进样式红外液体样品池装置立体结构示意图；

图1(b)为具体实施方式所述的连续进样式红外液体样品池装置立体结构示意图；

图1(c)为具体实施方式所述的连续进样式红外液体样品池装置使用时的立体状态示意图；

图2(a)为具体实施方式所述的连续进样式红外液体样品池立体结构示意图；

图2(b)为具体实施方式所述沿样品池侧面平行的切面所形成的剖面结构示意图。

图2(c)为具体实施方式样品池的侧面透视图；

图2(d)为具体实施方式样品池自第一开口与第二开口处方向观察的透视图；

图3为具体实施方式所述背板立体结构示意图；

图4(a)为具体实施方式所述定位槽立体结构示意图；

图4(b)为具体实施方式所述定位槽立体沿与背板30平行的切面所形成的剖面结构示意图；

图5为具体实施方式所述定位槽沿与样品池正面平行的切面所形成的剖面结构示意图。

附图标记说明：

10、池体，

101、第一开口，

102、第二开口，

105、样品腔，

121、池体顶部，

122、池体侧面，

123、池体底面，

125、池体正面，

126、池体背面，

20、定位槽，

210、第一透光部，

212、定位槽的凹槽，

218、螺孔，

30、背板，

317、第二透光部，

311、安装孔，

40、进样管，

50、出样管，

60、蠕动泵，

601、泵头；

602、电机；

70、直头密封连接件。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图5，本实施例提供了一种连续进样式红外液体样品池装置，包括样品池、进样管、出样管和样品池支架；其中样品池为一体化红外液体样品池。

如图1(a)～图1(b)和图2(a)～图2(d)所示，样品池包括由透红外线材料制备的池体10，池体顶面121、池体底面123、池体正面125、池体背面126与池体侧面122密封，池体的正面与背面为红外透射面，池体内开设有容置待测样品之用的样品腔105，池体顶面设置有两开口，分别为第一开口101和第二开口102，分别用于连接进样管40和出样管50，池体内开设有容置待测样品之用的样品腔105，所述池体顶面的两开口(第一开口101和第二开口102)分别与样品腔105导通。第一开口101和第二开口102分别用于连接进样管和出样管，进样管的外壁与第一开口的内壁可插拔配合，出样管的外壁与第二开口的内壁可插拔配合，当进样管插接于第一开口中，以及出样管插接于第二开口中时，插接处液密封配合，此时进样管与出样管以及样品池内部的样品腔一起形成密闭的腔体。

在上述实施例中，制备池体的透红外线材料为氟化钙材料。

在图2(a)～图2(d)所示实施例中，池体外轮廓为长方体，长方体的池体易于加工、生产，也便于与样品池支架的定位槽插接配合。当然，在其他实施例中，样品池的池体可是扁圆柱形，或者是横截面为三角形、梯形的扁棱柱形等形状，这些实施例中，扁圆柱形或扁棱柱形两端的柱端面构成了池体正面与池体背面。

如图2(a)～图2(d)所示实施例，样品腔105为立体空间，其有两个面与池体正面125以及池体背面126平行，样品腔105与第一开口101和第二开口102导通。

池体的透视图如图2(c)和图2(d)所示，样品腔105的厚度非常薄，以便于将待检测的液体样品制备为厚度很薄的液体样品膜，待检测液体从开口101导入到样品腔105内。第一开口101和第二开口102的径向尺寸大于样品腔105的厚度。第一开口101和第二开口102一个作为进液口，另一个作为出液口，解决了样品腔105的厚度过小导致不易导入待检测液体的问题；同时也方便了将检测完的液体样品从第一开口101和第二开口102中倾倒出来。两个开口分别进样管40以及出样管50，解决待检测液体样品连续导入池体内的问题。

优选的，进样管和出样管分别包括连接头与连接管，连接头优选的为密封连接件；连接头的一端与第一开口的内壁液密封配合，另一端与连接管液密封配合。所述进样管通过连接头的一端与第一开口可插拔配合，所述出样管通过连接头的一端与第二开口可插拔配合，在使用时可以通过插拔连接管，而减少连接头的插拔，可以有效延长第一开口与第二开口的磨损，延长样品池的使用寿命。

连接管可以是橡胶管、玻璃管、pvc管等。

优选的，第一开口101和第二开口102圆柱体镂空，其横截面为圆形，以便于通过密封连接件分别连接出样管50和进样管40，密封连接件可以是直头密封连接件，也可以是弯头密封连接件。根据连接件的接头处的大小，第一开口101和第二开口102镂空的径向尺寸也不同，优选的采用图5所示的直头密封连接件70。当然第一开口101与第二开口102以及与之适配的进样管、出样管的横截面也可以是其他形状，例如六边形等多边形。在使用时，与进样、出样的方向相配合，当第一开口用于进样，第二开口用于出样时，第一开口也被称为是进样口，第二开口也被称为是出样口。

反应池(或反应器)中的液体混合物为待测样品的来源。

红外液体样品池装置还包括样品泵与反应器，所述反应器与样品池通过样品管路连接，所述样品管路包括进样管与出样管，所述样品泵设置于样品管路上，用于将反应器中的待测样品输送至样品池中。另一方面通过样品泵的作用，将样品池中的样品输出(例如输送到反应器或垃圾桶中)。

所述样品泵可以选用蠕动泵，所述蠕动泵包括泵头和动力机构，所述背板上设置有安装孔，所述蠕动泵安装于背板上，所述泵头安装于背板设置有样品池的一面，所述动力机构安装于背板的另一面，动力机构的传动轴穿过安装孔与泵头连接。

如图1(a)和图1(b)所示，将进样管50连接蠕动泵的出口软管，蠕动泵的入口软管连接反应池。在另一些实施例中，也可以是蠕动泵的入口软管接出样管(如图中箭头C和箭头D标识待检测液体的流动方向)。在检测过程中，通过蠕动泵将反应池中的反应混合物连续导入样品池中，进行连续的检测，以监控反应池中化合程度。通过蠕动泵还可以控制待检测样品的流速。

如图1(a)、图1(b)和图3所示，蠕动泵60固定在背板30上，背板与蠕动泵之间的连接方式可以为螺钉连接，卡接，焊接或粘接。具体的，如图3所示实施例，在背板30上开设有安装孔321，在蠕动泵60上开设有对应的安装孔，蠕动泵的泵头601穿过背板上的安装孔321，与样品池位于同一侧，蠕动泵的动力机构，如图1(b)中的电机602)位于背板的另一侧。螺接于蠕动泵对应的螺孔。

如图1(a)、图1(b)、图3、图4(a)和图4(b)所示，所述样品池支架包括背板30与定位槽20，所述定位槽20与背板30相连接，定位槽的凹槽212与样品池池体10相适配，样品池池体10与定位槽可插拔配合，定位槽的凹槽方向背板平行，这样使得池体10插入定位槽后，池体正面125与池体背面126与背板30平行，定位槽对应池体正面125与池体背面126的位置，开设有第一透光部210，这样定位槽20整体呈U字形结构。

背板对应样品池背面以及第一透光部的位置，开设有第二透光部317。在检测时，红外光通过第一透光部210与第二透光317部穿过样品池池体10，实现对样品的检测。

背板与定位槽之间的连接方式可以为螺钉连接，卡接，焊接或粘接。具体的，如图3、图4(a)和图4(b)所示实施例，在背板30上开设有通孔317，在定位槽20上开设有螺孔218，通过穿过通孔317，并螺接于螺孔218的螺钉，将背板30与定位槽20相固定。

实施例中，背板30可以选用金属板，例如不锈钢板、铝合金板、铜合金板等，当然也可以使用塑料板。

所述定位槽为塑料槽，橡胶槽或金属槽，具体例如聚四氟乙烯材料等。

在使用时，如图1(c)所示将样品池侧放，使得进样口位于出样口下方，便于液体样品充满整个腔体，也有利于样品均匀流动，使检测结果更加准确。可以理解的蠕动泵相对于样品池的位置是可选的，在不同的实施例中，蠕动泵可以位于相对样品池的任意位置。如图1(c)所示的一个实施例中，样品管上的箭头标识了液体流动的方向，蠕动泵60将待检测的液体样品送入样品池10中，待检测液体样品从下方的进样口(进样口与进样管40连接)进入样品池，从上方的出样口(出样口与出样管50连接)离开样品池10，这样样品池中不会出现气泡，并且液体样品充满样品池的整个腔体。

上述实施例在使用时，直接通过样品池顶部的样品腔的第一开口或第二开口加入液体样品，由于池体顶面、底面、正面、背面与侧面密封，形成了一体化的液体样品池，因此省略了搭建样品池的繁琐流程，且不存在由于搭建过程中的操作失误或器皿的液密封性问题导致的液体样品泄露的问题。并且，由于一体化的液体样品池结构，样品腔的尺寸固定，因此样品腔中的液体样品厚度固定，测量准确度高。在测量时，将注入好样品的样品池插入样品池支架的定位槽中固定，通过样品池支架的背板插入到红外光谱仪的样品位中进行检测，需要更换不同厚度的样品池时，将样品池从样品池支架的定位槽中拔出，十分方便。

并且，通过进样管和出样管的配合，因此可以在样品腔中连续导入待测液体样品，便于从反应池取样以观测反应物的化合进程，且中间省略了人工取样的操作时间，提高了采样频率，也提高了连续观测的准确性。并且由进样管、出样管以及样品池形成密封结构，提高了检测挥发性或有毒的液体的安全性。

可以理解的是，通过连续导入待测液体样品，还有利于连续测试和采集待检测液体的动力学信息，以利于探测样品实时发生的化学反应。同时，在清洗时，清洗液体的运动方向按照正向，再反向，如此反复循环数次，清洗液体的运动方向通过蠕动泵控制，解决从下往上冲洗可能会清洗不到位的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种连续进样式红外液体样品池装置，其特征在于，包括样品池、进样管、出样管与样品池支架；

所述样品池包括由透红外线材料制备的池体，池体顶面、底面、正面、背面与侧面密封，池体内设有容置待测样品之用的样品腔，池体的正面与背面为红外透射面，池体顶面设置有第一开口和第二开口，分别用于连接进样管和出样管，进样管的外壁与第一开口的内壁可插拔配合，出样管的外壁与第二开口的内壁可插拔配合，当进样管插接于第一开口中，以及出样管插接于第二开口中时，插接处液密封配合，所述第一开口和所述第二开口分别与样品腔导通；

所述样品池支架包括背板与定位槽，所述定位槽与背板相连接，定位槽的凹槽与样品池池体相适配，样品池池体与定位槽可插拔配合，定位槽的凹槽方向与背板平行，样品池池体插入定位槽后，样品池池体的正面与背面与背板平行，定位槽对应样品池池体正面与背面的位置，开设有第一透光部，背板对应样品池池体背面以及第一透光部的位置，开设有第二透光部；

所述红外液体样品池装置还包括样品泵与反应器，所述反应器与样品池通过样品管路连接，所述样品管路包括进样管与出样管，所述样品泵设置于样品管路上，用于将反应器中的待测样品输送至样品池中，所述样品泵为蠕动泵，所述蠕动泵包括泵头和动力机构，所述背板上设置有安装孔，所述蠕动泵安装于背板上，所述泵头安装于背板设置有样品池的一面，所述动力机构安装于背板的另一面，动力机构的传动轴穿过安装孔与泵头连接；

蠕动泵将待检测的液体样品通过进样管送入样品池中，样品池下方的进样口与进样管连接，样品池上方的出样口与出样管连接。

2.根据权利要求1所述的连续进样式红外液体样品池装置，其特征在于，所述池体外轮廓为长方体，所述池体为氟化钙材料，定位槽呈U形结构。

3.根据权利要求1所述的连续进样式红外液体样品池装置，其特征在于，所述进样管和出样管分别包括连接头与连接管，所述进样管通过连接头的一端与第一开口可插拔配合，所述出样管通过连接头的一端与第二开口可插拔配合，连接头的另一端与连接管可插拔配合，连接头与连接管的插接处液密封配合。

4.根据权利要求1所述的连续进样式红外液体样品池装置，其特征在于，所述背板与定位槽之间的连接方式选自：螺钉连接，卡接，焊接与粘接。

5.根据权利要求1所述的连续进样式红外液体样品池装置，其特征在于，所述背板为金属板，所述定位槽为塑料槽，橡胶槽或金属槽。