CN105659355A - 包括电感耦合加热器的样品收集棒 - Google Patents

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Abstract

谱测定装置包括谱仪；端口，适用于将样品收集棒耦合到装置以将棒携带的样品提供到谱仪的入口；以及电感耦合器，适用于经由时变磁场与样品收集棒的加热器耦合以提供用于加热样品的电能。

Description

包括电感耦合加热器的样品收集棒
本公开涉及用于检测感兴趣物质的方法和装置。更特别地本公开涉及用于样品热解吸以实现分析以检测样品中的感兴趣物质的方法和装置。分析可以使用谱仪来执行，例如离子迁移谱仪和/或质谱仪。
在例如机场和可以有大量人群聚集的场所的设施中，需要检测例如爆炸物的感兴趣物质的痕迹。
检测这种物质的一种方式是使用样品收集棒从表面得到样品，且然后对该样品加热以将该样品热解吸以测试感兴趣物质的存在。
现在仅通过示例的方式参考附图描述本公开的实施方式，在附图中：
图1示出了具有用于提供与样品收集棒的加热器的电感耦合的电感耦合器的谱仪；
图2示出了具有用于提供与样品收集棒的加热器的电感耦合的电感耦合器的另一谱仪；
图3示出了具有包括电感耦合器的样品收集棒的另一谱仪。
在附图中相同的附图标记用于指示相同的元件。
本公开的实施方式提供了谱仪，例如离子迁移谱仪，其中电感耦合器被设置用于经由时变磁场(H场)与加热器耦合以提供用于将样品热解吸以使其能够在该谱仪中被分析的电能。使用电感耦合以提供电能给加热器可以使得该加热器从支撑结构(例如样品收集棒)有效热隔离。
此外，其可以实现使用不包括加热器的棒，因为包括电导体的拭子(swab)可以用作加热器。
电感耦合器可以由该谱仪携带在例如适用于与样品收集棒耦合的端口中，如图1和图2中所示。例如电感耦合器可以被设置在谱仪的入口附近，用于与将样品提供到该入口的样品收集棒携带的加热器耦合。如图3所示，在一些示例中，电感耦合器可以由样品收集棒携带且电导耦合部可以被携带在棒主体上以将电感耦合器与谱仪的电源耦合。电导耦合能够被设置由此当样品收集棒被插入到谱仪的端口时，电能能够被从该谱仪被提供给电感耦合器。
图1示出了包括用于分析样品的离子迁移谱仪12的谱测定装置10。图1中示出的该装置包括适用于将样品收集棒16耦合到该装置的端口14。如图所示，谱仪12的入口18被设置在端口14的壁中，用于使得从棒16已经热解吸的样品通过该入口18进入到谱仪12。
图1中示出的装置的端口14被设置由此当样品收集棒16耦合到端口14时，该棒16将该棒16携带的样品提供到谱仪12的入口18。
如图1所示，谱测定装置10包括电感耦合器20，适用于在该端口中提供磁场(H场)，用于与样品收集棒16的加热器22耦合以提供电能给该加热器22。电感耦合器可以包括电导体，被设置用于提供时变磁场(H场)，例如射频RF场。
端口14携带的电感耦合器20能够被设置用于在端口14中提供磁场(H场)，用于与样品收集棒16携带的加热器22耦合。如图1所示，电感耦合器20能够被设置用于当在使用中棒16被插入到端口14以将样品提供到谱仪的入口18时，至少部分围绕加热器22。在图1示出的示例中，电感耦合器20包括被设置的柱状电感器，由此棒16能够将加热器22携带到被电感耦合器20至少部分围绕的区域以将样品提供到入口18。图2中的虚线示出了电导体一种可能的配置，例如螺旋线圈，用于提供电感耦合器20。
棒16可以包括温度传感器24，用于感测加热器22附近的棒16的温度，以及耦合部26，用于提供到传感器24的通信。装置10可以包括控制器30，被配置成经由耦合部26、32从传感器24得到温度信号。控制器30还可以被配置成控制用于给加热器22提供电能的电感耦合器20。温度传感器24可以包括用于基于温度提供信号的任意传感器，例如热电偶或热敏电阻。
图1中示出的样品收集棒16包括棒主体，其尺寸被选为能够方便操作该棒16，和耦合到棒主体的拭子支撑部23，用于支撑能够收集样品的拭子。图1中示出的棒16还包括用于加热被携带在拭子支撑部23上的拭子的加热器22。加热器22被设置用于通过与谱测定装置10的电感耦合器20提供的磁场(H场)电感耦合接收电能。这可以使得加热器22与拭子支撑部23上的棒16电隔离。而这可以提供加热器22与棒16的热隔离。
如图1中所示，棒16可以包括用于支撑用于收集样品的拭子的拭子支撑部23。该支撑部可以被配置成将拭子与棒16热隔离。在一些实施方式中，拭子支撑部23可以包括加热器22。在一些实施方式中，用于收集样品的拭子自己可以包括加热器22，例如在该拭子包括电导体的情况下，电感耦合器的磁场能够与拭子的电导体耦合以加热携带在拭子上的样品。包括电导体的拭子的一个示例是金属化的拭子。
图2示出了谱测定装置210的另一示例。在图2示出的示例中，该谱测定装置还包括离子迁移谱仪12，且与图1示出的装置类似，图2的装置包括端口14，适用于将样品收集棒16耦合到装置210。如图所示，谱仪12的入口18被设置在端口14的壁中，用于使得已经从棒16热解吸的样品能够通过入口18进入到谱仪12。还如图1所示，图2中示出的装置210的端口14被设置由此当样品收集棒16被耦合到端口14时，该棒16将棒16携带的样品提供到谱仪12的入口18。
图2中示出的电感耦合器120可以被携带在端口14的与携带谱仪12的入口18相同的壁，且可以至少部分围绕入口18。端口14被设置由此当棒16被插入到端口14时，加热器22足够靠近电感耦合器120由此电感耦合器120生成的磁场(H场)能够在加热器22中产生加热电流。
在图1或图2示出的装置的操作中，拭子用于通过将该拭子在表面上擦拭来收集样品。该棒16然后能够被插入端口14，将拭子携带到加热器22上。为了给加热器22提供电能，控制器30控制电感耦合器(图1中的20；图2中的120)在端口14中提供时变磁场(H场)。由于加热器22的热容量能够非常小，且加热器能够与棒主体热和电隔离，样品的温度能够快速上升以将样品从拭子热解吸。样品的快速解吸是期望的，因为如果物质快速解吸，可用于谱仪分析的物质浓度会增加。相反，如果样品的温度上升地越慢，物质可以留在入口的时间越久，但浓度越低。控制器30可以从传感器24得到指示加热器22的温度的信号并基于来自该传感器24的该信号控制电感耦合器20、120提供的电能。
图3示出了谱测定装置310的进一步示例。如图3所示，样品收集棒16可以包括电感耦合器320，被设置用于与携带在棒上的加热器22电感耦合以给加热器22提供电能。
图3的谱测定装置包括离子迁移谱仪12，且与图1示出的装置类似，图3的装置包括端口314，适用于将样品收集棒316耦合到装置310。如图所示，谱仪12的入口18被设置在端口314的壁中，用于使得已经从棒316热解吸的样品通过入口18进入到谱仪12。
图3中示出的装置310的端口314被设置由此当样品收集棒316被耦合到端口314时，该棒316向谱仪12的入口18提供棒316携带的样品以使得该样品被入口18热解吸和收集。此外，端口314包括用于提供电能给样品收集棒316的耦合部33。该耦合部33能够被设置由此当棒被安置以使得从棒316热解吸的物质通过入口18进入到谱仪12时电能仅能够被提供给棒316。该耦合部33可以包括电导耦合或电容耦合，适用于将交变电流耦合到样品收集棒携带的相应耦合部27。交变电流可以包括射频RF电流。
图3中示出的样品收集棒316包括携带在棒316上的耦合部27，由此当棒被插入到谱测定装置310的端口314时，该耦合部27与装置310的耦合部33向配合以使得控制器30能够提供电能给样品收集棒携带的电感耦合器320。
在图3中示出的装置的操作中，拭子用于通过将拭子在表面上擦拭来收集样品。棒316然后能够被插入到端口314，将拭子携带到加热器22上。为了给加热器22提供电能，控制器30能够提供时变电流给耦合部33，由此当棒316被插入到端口314时，端口314的耦合部33和棒316的耦合部27被设置成将交变电流传递给电感耦合器320。电感耦合器320生成的磁场(H场)能够加热加热器22来热解吸样品以用于入口收集。
在一些实施方式中，加热器22包括铁磁材料。这可以改善经由H场到加热器22的能量传递效率，是因为铁磁性提供的趋肤深度降低。此外，可以使得加热器22的温度控制能够通过铁磁材料的居里点来提供，因为在加热器22被加热到超过其居里点的情况下，加热器将丧失其铁磁序的至少一些，且加热器的趋肤深度会被改动。
本领域技术人员在本公开的上下文中可以理解，这里描述的示例的每一个可以以各种不同方式来实施。本公开的任意方面的任意特征可以与本公开的其他方面的任意结合。例如方法方面可以与装置方面结合，且参考装置的特定元件的操作描述的特征可以被提供在方法中，其不使用这些特定类型的装置。此外，实施方式的每一个的特征的每一个旨在是可与结合描述的特征分开的，除非明确描述一些其他特征对其操作是必须的。这些可分开特征的每一个当然可以与描述的实施方式的其他特征的任意结合，或与这里描述的任意其他实施方式的任意其他特征或特征的组合结合。
控制器30可以由例如通用处理器的任意控制装置提供，该处理器被配置有计算机程序产品，该产品被配置成对处理器编程以根据这里描述的方法的任意一种进行操作。此外，控制器30的功能可以由专用集成电路ASIC或由场可编程门阵列FPGA或由逻辑门配置或由任意其他控制装置来提供。

Claims (20)

1.一种谱测定装置，包括：
谱仪；
端口，适用于将样品收集棒耦合到该装置以将所述样品收集棒携带的样品提供到所述谱仪的入口；以及
电感耦合器，适用于经由时变磁场与所述样品收集棒的加热器耦合以提供用于加热所述样品的电能。
2.根据权利要求1所述的谱测定装置，其中所述电感耦合器被设置用于在所述端口中提供所述时变磁场以与所述加热器耦合。
3.根据权利要求2所述的谱测定装置，其中所述电感耦合器被设置用于当在使用中所述样品收集棒耦合到所述端口时至少部分围绕所述加热器。
4.根据权利要求2或3所述的谱测定装置，其中所述谱仪的所述入口提供所述端口与所述谱仪之间的流体连通，以及所述电感耦合器至少部分围绕所述入口。
5.根据权利要求1所述的谱测定装置，还包括所述样品收集棒，其中所述样品收集棒包括所述电感耦合器。
6.根据权利要求5所述的谱测定装置，其中所述样品收集棒包括用于加热所述样品收集棒收集的样品的加热器，其中所述加热器在所述样品收集棒上被电隔离。
7.根据权利要求6所述的谱测定装置，其中所述样品收集棒包括用于支撑用于收集样品的拭子的支撑部，其中所述支撑部被配置成将所述拭子与所述样品收集棒热隔离。
8.根据权利要求7所述的谱测定装置，其中所述支撑部包括所述加热器。
9.根据权利要求7所述的谱测定装置，还包括所述拭子，其中所述拭子包括所述加热器。
10.一种用于谱测定装置的样品收集棒，该样品收集棒包括：
棒主体，被设置用于能够操作所述样品收集棒；
耦合到所述棒主体的拭子支撑部；
以及用于加热携带在所述拭子支撑部上的拭子的加热器，其中所述加热器被设置用于通过电感耦合到谱测定装置的电感耦合器提供的磁场来接收电能。
11.根据权利要求10所述的样品收集棒，其中所述加热器在所述拭子支撑部上被电隔离。
12.根据权利要求10或11所述的样品收集棒，还包括电感耦合器，被设置用于与所述加热器电感耦合以提供电能给所述加热器。
13.根据权利要求10、11或12所述的样品收集棒，其中所述拭子支撑部包括所述加热器。
14.根据权利要求10、11或12所述的样品收集棒，还包括拭子，其中所述拭子包括所述加热器。
15.一种用于谱测定装置的样品收集棒，该样品收集棒包括：
棒主体，被设置用于能够操作所述样品收集棒；
耦合到所述棒主体的拭子支撑部；
电感耦合器，被设置用于与加热器电感耦合以提供电能给所述加热器以用于加热携带在所述拭子支撑部上的拭子。
16.根据权利要求15所述的样品收集棒，具有携带在所述棒主体上的电导耦合部，其中所述电导耦合部被设置用于当在使用中所述样品收集棒被插入到谱测定装置的端口时与所述谱测定装置的电源耦合以用于给所述电感耦合器提供电能供应。
17.根据权利要求15或16所述的样品收集棒，还包括所述加热器，其中所述加热器被设置用于通过与所述样品收集棒的所述电感耦合器所提供的磁场电感耦合来接收电能。
18.根据上述任意一项权利要求所述的样品收集棒，其中所述加热器包括铁磁材料。
19.根据权利要求15至18中任意一项所述的样品收集棒，其中所述拭子支持部包括所述加热器。
20.根据权利要求15至18中任意一项所述的样品收集棒，还包括拭子，其中所述拭子包括所述加热器。
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