CN105866306A - 一种传输线和色质联用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传输线和色质联用系统，所述传输线用于连接色谱仪和质谱仪，包括：传输线主体、连接法兰、真空联合接头和标样传输通道；所述传输线主体的一端通过所述连接法兰与所述质谱仪连接，所述传输线主体的另一端通过所述真空联合接头与所述色谱仪连接；所述标样传输通道设置在所述连接法兰内，所述标样传输通道的一端的第一开口位于所述连接法兰与所述质谱仪连接的端面上，另一端的第二开口位于所述连接法兰的圆弧外壁上；其中，所述连接法兰的端面垂直于所述连接法兰的轴线，所述圆弧外壁垂直于所述连接法兰的端面。

Description

一种传输线和色质联用系统

技术领域

本发明属于仪器仪表领域，具体涉及一种传输线和色质联用系统。

背景技术

质谱(mass spectrometry，简写为MS)是利用电场和/或磁场将运动的离子按其质荷比分离后，通过测量离子的准确质量确定离子的化合物组成的一种波谱方法，主要用于化合物的结构鉴定，例如：化合物的分子量、元素组成以及官能团等结构信息。用于质谱分析的质谱仪通常只对纯净物的检测有效。对于混合物，通常需混合物的各组分首先进行分离后再经过质谱仪对各组分分别进行检测。气相色谱法(gas chromatography，简写为GC)是一种应用广泛的分离手段。它是以惰性气体作为流动相，基于样品中的组分在两相间分配上的差异的柱色谱法。气相色谱法虽然可以将复杂混合物中的各个组分分离开，但其定性能力较差。

目前主要采用气相色谱－质谱联用(GC-MS)来实现对复杂混合物的分离和检测。然而，这两种仪器工作环境截然不同，因此需要用一个特殊的连接装置把两个仪器联接起来。随着质谱仪和气相色谱仪的发展，使得用于常规的色谱－质谱仪的传输线在结构上无法满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种在结构上满足色谱仪和质谱仪联用的传输线。

针对以上技术问题，本发明提供了一种传输线，用于连接色谱仪和质谱仪，包括：传输线主体、连接法兰、真空联合接头和标样传输通道；

所述传输线主体的一端通过所述连接法兰与所述质谱仪连接，所述传输线主体的另一端通过所述真空联合接头与所述色谱仪连接；

所述标样传输通道设置在所述连接法兰内，所述标样传输通道的一端的第一开口位于所述连接法兰与所述质谱仪连接的端面上，另一端的第二开口位于所述连接法兰的圆弧外壁上；

其中，所述连接法兰的端面垂直于所述连接法兰的轴线，所述圆弧外壁垂直于所述连接法兰的端面。

优选地，还包括加热套，包覆在所述质谱仪和所述色谱仪之间的传输线主体上，以加热所述传输线主体中传输的气体。

优选地，还包括隔热套，包覆在所述加热套上，以使所述加热套与外界形成热隔绝。

优选地，还包括至少一个测温装置，设置在所述加热套上，用于测量所述加热套上的温度。

优选地，还包括至少一个加热装置，设置在所述加热套上，用于加热所述加热套。

优选地，还包括堵头螺帽，用于在所述标样传输通道的第二开口处未输入标样气体时，密封所述第二开口。

优选地，还包括法兰转接桶，设置在所述连接法兰与所述质谱仪的离子源之间的传输线主体上，以加热所述传输线主体中传输的气体。

优选地，所述隔热套包括隔热内套和隔热外套，所述隔热内套包覆在所述加热套上，隔热外套包覆在所述隔热内套上。

优选地，所述隔热内套为玻璃纤维管。

另一方面，本发明还提供了一种色质联用系统，包括以上所述的传输线。

本发明提供的用于色谱仪和质谱仪联用系统的传输线，将标样传输通道的第二开口设置在连接法兰的圆弧外壁上，与传统的从法兰的端面上直接引出标样传输管的结构相比，本发明提供的传输线节省了引出的标样传输管所占用的空间，相比于传统的传输线，结构更加简单，加工更加容易，维护更加方便，气密性更加容易得到保证。同时，本发明提供的传输线适用于小型的色谱仪和质谱仪联用的系统，从结构上满足了色谱仪和质谱仪联用的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的用于色谱仪和质谱仪联用系统的传输线的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的一种加热方式的传输线的结构三维示意图；

图3是本发明一个实施例提供的传输线主体和连接法兰的连接方式示意图；

图4是图3中传输线主体和连接法兰结构的剖面示意图；

图5是本发明一个实施例提供的传输线主体与质谱仪和色谱仪连接的三维示意图；

图6是本发明一个实施例提供的图2中的加热方式中的加热套的结构示意图；

图7是本发明一个实施例提供的使用陶瓷加热管进行加热传输线的结构示意图；

图8是图7中示出的陶瓷加热管结构示意图；

图9是图7中示出温度传感装置的结构示意图；

附图说明：10-传输线主体，20-连接法兰，30-真空联合接头，40-标样传输通道，50-加热套，61-隔热内套，62-隔热外套，21-法兰转接桶，51-加热棒，52-测温孔，53-加热孔，54-螺纹孔，70-堵头螺帽，80-陶瓷加热管，81-陶瓷加热管主体，82-引线，83-陶瓷加热管上的中心通孔，90-温度传感装置，91-引线避位槽，92-固定孔，93-温度传感装置90的中心通孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例提供的用于色谱仪和质谱仪联用系统的传输线的结构示意图一种传输线，参见图1，该传输线用于连接色谱仪和质谱仪，包括：传输线主体10、连接法兰20、真空联合接头30和标样传输通道40；

所述传输线主体10的一端通过所述连接法兰20与所述质谱仪连接，所述传输线主体10的另一端通过所述真空联合接头30与所述色谱仪连接；

所述标样传输通道40设置在所述连接法兰20内，所述标样传输通道40的一端的第一开口位于所述连接法兰20与所述质谱仪连接的端面上，另一端的第二开口位于所述连接法兰20的圆弧外壁上；

其中，所述连接法兰20的端面垂直于所述连接法兰20的轴线，所述圆弧外壁垂直于所述连接法兰的端面。

传输线主体10用于将色谱仪内的气体传输至质谱仪，标样传输通道40用于将标准的气体样品或液体样品饱和蒸汽传输到质谱仪内。连接法兰20的轴线就是其中心轴线，传输线主体10是空心管状结构。在图1中，连接法兰20的轴线与空心管状结构的传输线主体10的轴线重合。

本实施例提供的用于色谱仪和质谱仪联用系统的传输线，将标样传输通道的第二开口设置在连接法兰的圆弧外壁上，与传统的从法兰的端面上直接引出标样传输管的结构相比，本发明提供的传输线节省了引出的标样传输管所占用的空间，相比于传统的传输线，结构更加简单，加工更加容易，维护更加方便，气密性更加容易得到保证。同时，本发明提供的传输线适用于小型的色谱仪和质谱仪联用的系统，从结构上满足了色谱仪和质谱仪联用的需要。

进一步地，该传输线还包括加热套，包覆在所述质谱仪和所述色谱仪之间的传输线主体上，以加热所述传输线主体中传输的气体。

加热套加热传输线主体中传输的气体，防止气体发生冷凝。

进一步地，还包括隔热套，包覆在所述加热套上，以使所述加热套与外界形成热隔绝。

隔热套起到保温作用，防止热量的浪费，同时，避免人对加热套的触碰带来的伤害。

进一步的，还包括至少一个测温装置，设置在所述加热套上，用于测量所述加热套上的温度。

测温装置对加热套上的温度进行监控。

进一步的，还包括至少一个加热装置，设置在所述加热套上，用于加热所述加热套。

对于能够直接将电能转化为热能的加热套，只需将加热套接电即可，对于不能够直接将电能转化为热能的加热套，还需通过其他加热装置，例如加热棒，通过热传导的方式加热整个加热套。

进一步的，还包括堵头螺帽，用于在所述标样传输通道的第二开口处未输入标样时，密封所述第二开口。

保证了在不接标样气体或液体样品饱和蒸汽时，整个系统的气密性。

进一步的，还包括法兰转接桶，设置在所述连接法兰与所述质谱仪的离子源之间的传输线主体上，以加热所述传输线主体中传输的气体。

法兰转接桶位于质谱仪内，由于传输线主体从连接法兰进入到质谱仪后，需要与质谱仪内的离子源连接，为了保证从连接法兰到离子源的这段距离内，有对传输线主体内气体进行加热的装置，设置了法兰转接桶，以保证处于传输线主体每一段内的气体均能进行加热，达到更好的传输效果。

进一步地，所述隔热套包括隔热内套和隔热外套，所述隔热内套包覆在所述加热套上，隔热外套包覆在所述隔热内套上。

双层隔热套的设置起到了更好的保温效果。根据两个隔热套所处环境的不同，每一隔热套的耐热性也不同，隔热内套的耐热性优于隔热外套，

进一步地，所述隔热内套为玻璃纤维管。

玻璃纤维管具有很好的耐热性。

另一方面，本实施例提供了一种色质联用系统，包括以上所述的传输线。

色质联用系统就是将质谱仪和色谱仪进行连接，利用质谱仪对经过色谱仪分离的气体样品进行检测的系统。采用本实施例提供的传输线连接的色谱仪和质谱仪，由于传输线的结构更加简单，加工更加容易，维护更加方便，因此色质联用系统的气密性更加容易得到保证，具有更好的传输效果。另一方面，该传输线可根据色谱仪和质谱仪的尺寸要求进行制造，能够满足小型化的色谱仪和质谱仪的需求。

作为一种更为具体的实施例，参见图2至图6中所示的传输线。传输线主体10的一端通过所述连接法兰20与所述质谱仪连接，所述传输线主体10的另一端通过所述真空联合接头30与所述色谱仪连接；

所述标样传输通道40设置在所述连接法兰20内，加热套50包覆在所述质谱仪和所述色谱仪之间的传输线主体10上，以加热所述传输线主体10中传输的气体。隔热内套61包覆在所述加热套50上，隔热外套62包覆在所述隔热内套61上。以使所述加热套与外界形成热隔绝。测温装置，设置在所述加热套50的测温孔52内，用于测量所述加热套上的温度。加热棒51，设置在所述加热套50的加热孔53内，用于加热所述加热套。还包括堵头螺帽70，用于在所述标样传输通道的第二开口处未输入标样气体时，密封所述第二开口。法兰转接桶21，设置在所述连接法兰与所述质谱仪的离子源之间的传输线主体10上，以加热所述传输线主体10中传输的气体。

传输线主体10一般采用耐高温的材料制成，例如，采用304不锈钢、316不锈钢或者钛合金等。传输线主体10的尺寸可根据与其连接的色谱仪和质谱仪的接口的尺寸具体而定，例如采用外径3.175mm，内径2.2mm(1/8″的外径)，本实施例不做限制。

再如，隔热内套61和隔热外套62是具有不同导热系数的两种材料，且隔热内套的导热系数小于隔热外套的导热系数，这种设置方式是为了达到更好的隔热效果。例如，隔热内套61采用是玻璃纤维隔热，隔热外套62采用橡塑隔热。

通过法兰转接桶21将传输线主体10和连接法兰20连接。法兰转接桶21和连接法兰20之间以及法兰转接桶21和传输线主体10之间均采用真空密封焊接(例如，氩弧焊、激光焊和真空电子束焊)的方式连接，以保证真空气密性。连接法兰20是金属密封的超高真空法兰，例如采用CF刀口密封法兰(CF16规格，外径为34mm)。

图4是图3中传输线主体10和连接法兰20的剖面图，可以看出，标样传输通道40设置在连接法兰20上。为了方便连接，通常标样传输通道40的一个开口设置在连接法兰20的圆弧外壁上。标样传输通道20可以采用堵头螺帽70进行密封，在不需要向质谱仪中输入样品时，采用堵头螺帽70密封标样传输通道，以保证连接法兰20处的气密性。

真空联合接头30是为了实现传输线主体10和色谱柱的真空密封连接，例如，真空联合接头30是真空变径接头。

本实施例中提供的传输线中的加热套50的结构如图6所示。该加热套50采用导热的方式为传输线主体10加热，加热套50采用导热性能良好的材料制成，例如，加热套50采用紫铜加工而成。加热套50的管壁上设置有至少一个测温孔52和至少一个加热孔53。测温孔52内设置有测量温度的装置，例如热电偶，加热孔53内设置有加热棒51，如图2所示。加热套50上还设置有固定热电偶的螺纹孔54，在采用热电偶来测量加热套50上的温度时，可对热电偶进行固定，同时，螺纹孔54的设置也对加热套50起到了锁定作用，增加了整个传输线使用过程中的稳定性。

加热孔53均匀设置在加热套50的管壁上，如图6所示，以使加热套50对所述传输线主体10内的气体均匀加热。进一步地，测温孔52和加热孔53可交替设置，以增加温度的均匀性和提高加热效率。

此外，为了保证加热套50的优良热传导效果，加热套50的中心通孔的尺寸须和传输线主体10保证合适的公差配合，使得传输线主体10能够较容易插入加热套的中心通孔中，并且接触良好。加热孔53的尺寸须和加热棒51的尺寸有合适的公差配合。测温孔52用于放置圆柱型热电偶(如PT100)。测温孔52的尺寸也应和热电偶有合适的公差配合。

进一步的，加热套50可以采用陶瓷加热的材料制作，在这种情况下，便不需要加热棒，简化了加热套50的结构，方便了制作。如图7至图9所示，是本实施例提供的另一种传输线的结构。

如图7所示，本实施例中采用陶瓷加热管80和温度传感装置90实现对传输线主体10内气体的加热和温度监控。

温度传感装置90设置在陶瓷加热管80的一端，测量传输线主体10内的气体的温度。

陶瓷加热管80的结构如图8所示，包括陶瓷加热管主体81和与该陶瓷加热管主体81接触的引线82，引线82用于给陶瓷加热管主体81供电。

温度传感装置90是与陶瓷加热管80具有相同内径和外径的管状结构，如图9所示，温度传感装置90上设置有引线避位槽91和固定孔92，固定孔92是螺纹孔；

其中，引线避位槽91用于与设置在陶瓷加热管主体81上的引线82相配合；

固定孔92用于固定热电偶，并锁定温度传感装置90。

本实施例提供的传输线，陶瓷加热管80直接给传输线主体10加热。温度传感装置90在实现温度传感的同时，也起到限定陶瓷加热管80的作用。

陶瓷加热管主体80由良好的陶瓷作基体，以高质量的电热丝串绕而成，其电热转换效率高，升温快、热惯性小，耐高温、耐腐蚀，热化学性能稳定性好，使用寿命长，绝缘强度高，无污染，与其它电加热元件相比可节能30％左右。陶瓷加热管80上的中心通孔83的尺寸须和与之装配的传输线主体10保证合适的公差配合，使得传输线主体10能够较容易插入陶瓷加热管80中，并且接触良好。

温度传感装置90的材质为导热性能良好的紫铜或铝。温度传感装置90的中心通孔93的尺寸须和传输线主体10保证合适的公差配合，使得传输线主体10能够较容易插入温度传感装置90中，并且接触良好。引线避位槽91是为了方便陶瓷加热管主体81上的引线82的引出。

由于传输线主体10和陶瓷加热管80的温度很高，(最高温度可以达到300℃以上)。因此，为了保温和防止触碰烫伤，在陶瓷加热管80及温度传感装置90的外围套入隔热内套61和隔热外套62(如图2中所示)。隔热内套61采用玻璃纤维管，因为其耐热性能良好，同时还是很好的绝热材料。在隔热内套61的外侧，再套上隔热外套62进一步隔热，使得整个传输线的外侧温度可以达到60℃以下。

本实施例中的两种加热方式的结构中，将标样传输通道的第二开口设置在连接法兰的圆弧外壁上，与传统的从法兰的端面上直接引出标样传输管的结构相比，本发明提供的传输线节省了引出的标样传输管所占用的空间，相比于传统的传输线，结构更加简单，加工更加容易，维护更加方便，气密性更加容易实现。同时，本发明提供的传输线适用于小型的色谱仪和质谱仪联用的系统，从结构上满足了色谱仪和质谱仪联用的需要。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传输线，用于连接色谱仪和质谱仪，其特征在于，包括：传输线主体、连接法兰、真空联合接头和标样传输通道；

所述传输线主体的一端通过所述连接法兰与所述质谱仪连接，所述传输线主体的另一端通过所述真空联合接头与所述色谱仪连接；

所述标样传输通道设置在所述连接法兰内，所述标样传输通道的一端的第一开口位于所述连接法兰与所述质谱仪连接的端面上，另一端的第二开口位于所述连接法兰的圆弧外壁上；

其中，所述连接法兰的端面垂直于所述连接法兰的轴线，所述圆弧外壁垂直于所述连接法兰的端面。

2.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，还包括加热套，包覆在所述质谱仪和所述色谱仪之间的传输线主体上，以加热所述传输线主体中传输的气体。

3.根据权利要求2所述的传输线，其特征在于，还包括隔热套，包覆在所述加热套上，以使所述加热套与外界形成热隔绝。

4.根据权利要求2所述的传输线，其特征在于，还包括至少一个测温装置，设置在所述加热套上，用于测量所述加热套上的温度。

5.根据权利要求2所述的传输线，其特征在于，还包括至少一个加热装置，设置在所述加热套上，用于加热所述加热套。

6.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，还包括堵头螺帽，用于在所述标样传输通道的第二开口处未输入标样气体时，密封所述第二开口。

7.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，还包括法兰转接桶，设置在所述连接法兰与所述质谱仪的离子源之间的传输线主体上，以加热所述传输线主体中传输的气体。

8.根据权利要求3所述的传输线，其特征在于，所述隔热套包括隔热内套和隔热外套，所述隔热内套包覆在所述加热套上，隔热外套包覆在所述隔热内套上。

9.根据权利要求8所述的传输线，其特征在于，所述隔热内套为玻璃纤维管。

10.一种色质联用系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的传输线。