CN109313167A - 用于气相色谱(gc)和气相色谱-质谱(gcms)中增强敏感性的多毛细管柱预浓缩系统 - Google Patents

用于气相色谱(gc)和气相色谱-质谱(gcms)中增强敏感性的多毛细管柱预浓缩系统 Download PDF

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Abstract

公开了用于各种色谱技术(例如气相色谱(GC)或气相色谱‑质谱(GCMS))中的多毛细管柱预浓缩阱(300)。所述阱(300)包括第一阱(204)，该第一阱包括多个按强度增加顺序(即增加对一种或多种样品化合物的化学亲和性)串联的毛细管柱(208A,208B,208C)。样品进入所述阱(204)，从样品瓶(202)流入所述阱的相对弱的柱(208A)至相对最强的柱(208C)，其间例如经由所述阱中包含的任意附加的柱(208B)。对所述阱进行反冲洗，从而使样品经相对弱的柱的头部流出所述阱。所述阱可以进一步加热以有助于样品脱附。接着，可以将所述样品注入化学分析设备(206)中实施色谱技术(例如GC或GCMS)，或可以将所述样品注入第二阱(304)进一步浓缩。

Description

用于气相色谱(GC)和气相色谱-质谱(GCMS)中增强敏感性的 多毛细管柱预浓缩系统
相关申请交叉引用
本申请要求2016年4月4日提交的美国临时专利申请No.62/318,061的权益，该申请在此全文作为参考引入用于所有即定目的。
技术领域
本发明涉及用于在各种色谱技术如气相色谱(GC)和/或气相色谱-质谱(GCMS)中预浓缩样品的阱。
背景技术
GC和GCMS为在宽范围样品基质内实施痕量化学品分析的技术。在一些实例中，这些技术可用于研究生物学基质如呼吸、血液和尿液；研究食物、水、土壤和空气中的痕量化学品；测量合成材料和橡胶产生的化学排放；兴奋剂和药品残留的司法分析；检测食品、饮料、产品和供水的气味；和/或分析水中溶解的药物。
在一些实例中，可以预浓缩用于GC和/或GCMS的气相样品以增加痕量浓度分析的敏感性和在对样品实施GC或GCMS之前减少其主体成分如空气、CO2和水蒸汽。这种预浓缩可以应用填充柱阱来实施。但这种填充柱阱可能由于一次次运行而较高地载带了以前预浓缩的化学品，和可能造成对样品的GC和/或GCMS测量来说较差的可重复性。因此，需要在GC和/或GCMS分析前改进预浓缩样品的阱。
发明内容
本发胆涉及用于在各种色谱技术如气相色谱(GC)和/或气相色谱-质谱(GCMS)中预浓缩样品的阱。在一些实例中，阱可以包含用于吸收样品中包含的一种或多种化合物的多个毛细管柱。例如，所述毛细管柱可以沿样品进入阱的方向以强度增加的顺序(例如增强对样品中包含的一种或多种化合物的亲和性)串联排布；也就是说，样品可以从最弱柱流向最强柱。在一些实例中，主体气体(例如空气、过量载气、水蒸汽等)可以流出阱，从而浓缩其内保留的样品。通过加热毛细管柱和以与样品进入阱的流向相对的流向(即例如从最强柱至最弱柱)反冲洗样品，可以从阱中脱附所浓缩的样品。
在一些实例中，可以将反冲洗出的样品直接注入化学分析设备，如实施GC或GCMS的气相色谱或实施一些其它分析过程的一些其它化学分析设备。在一些实例中，可以将反冲洗出的样品注入类似于第一毛细管柱阱(即主阱)的第二毛细管柱阱用于强化浓缩。第二毛细管柱阱可以包括一个或多个毛细管柱，和例如也可以以柱的强对强度顺序串联排布这些毛细管柱。在一些实例中，可以将样品从第二毛细管柱阱反冲洗入化学分析设备。所述化学分析设备可以包括检测器，例如包括非特定检测器如FID、PID、EDC、PDD、ELCD或PDD或色谱基检测器如IR、UV和VUV。在一些实例中，可以是其它检测器类型。
附图说明
图1描述了按本发明实例的示例性气相色谱(GC)结构。
图2A-2B描述了按本发明实例的示例性多毛细管柱阱的结构和相关方法。
图3A-3B描述了按本发明实例的另一示例性多毛细管柱阱的结构和相关方法。
具体实施方式
如下描述中参考作为说明书一部分的附图，其中通过描述可实施具体实例的方式进行描述。应理解在不偏离本发明实例范围的情况下，可以应用其它实例和可以进行结构改变。
本发涉及用于在各种色谱技术如气相色谱(GC)和/或气相色谱-质谱(GCMS)中预浓缩样品的阱。在一些实例中，所述阱可以包含用于吸附样品中包含的一种或多种化合物的多个毛细管柱。所述毛细管柱可以沿样品进入阱的方向以强度增加的顺序(例如增强对样品中包含的一种或多种化合物的亲和性)串联排布；也就是说，样品可以从最弱柱流向最强柱。在一些实例中，主体气体(例如空气、过量载气、水蒸汽等)可以流出阱，从而浓缩其内保留的样品。通过加热毛细管柱和以与样品进入阱的流向相对的流向(即例如从最强柱至最弱柱)反冲洗样品，可以从阱中脱附所浓缩的样品。
在一些实例中，可以将反冲洗出的样品直接注入化学分析设备，如实施GC或GCMS的气相色谱或实施一些其它分析过程的一些其它化学分析设备。在一些实例中，可以将反冲洗出的样品注入类似于第一毛细管柱阱(即主阱)的第二毛细管柱阱用于强化浓缩。第二毛细管柱阱可以包括一个或多个毛细管柱，和例如也可以以柱的强对强度顺序串联排布这些毛细管柱。在一些实例中，可以将样品从第二毛细管柱阱反冲洗入化学分析设备。
图1描述了按本发明实例的示例性气相色谱(GC)结构100。结构100可以用于应用气相色谱(GC)或气相色谱-质谱(GCMS)确定样品中的一种或多种化合物，和可以包括样品102、阱104和化学分析设备106，后者可以包括化学分离设备108和检测器110，下面将描述所有这些。
样品102可以对应于将要对其实施GC或GCMS的感兴趣的样品。样品102可以是气相样品，和可以通过任何合适的设备收集，如EPA Method TO15中描述的一个或多个Tedlar包或一个或多个不锈钢真空取样筒。具体地，样品102可以是室外或室内空气、工艺物流、烟道气、填埋废气、生物废气、呼吸样品或液体或固体样品上部空间中化学品的收集。上部空间测量可包括血、尿、饮用水和废水、土壤、消费品、木头、塑料、复合材料等的分析。结构100可以另外用于分析食品和饮料(白酒、啤酒、软饮)中的香味、气味和污渍。
样品102可以在被注入化学分析设备106之前流入用于预浓缩的阱104。在一些实例中，载气(例如惰性气如氦或不反应气如氮)可以使样品102流过阱104以预浓缩样品102。在一些实例中，气相样品102本身可以被抽入用于预浓缩的阱104中。阱104可以为用于浓缩样品102以快速输送至用于分析的化学分析设备106的任何合适设备。将参考图2A-2B和3A-3B描述阱104的示例性细节。
在阱104中浓缩后，化学分析设备106可以对样品102实施化学分析，以例如确定样品102的组成。在一些实例中，化学分析设备106可以为对样品102实施GC和/或GCMS以确定样品102组成的设备。例如，化学分析设备可以包括化学分离设备108，浓缩后的样品102可以流过其中，和可以基于其特性(如质量、挥发度、化学亲和性等)将样品102内的化合物分离。在一些实例中，化学分离设备108可以为可包含一种或多种吸附剂的一个或多个毛细管柱，和浓缩的样品102可以流过其中。最终，在化学分离设备108中分离后，样品102内的化合物可以流出化学分离设备108和可以被检测器110检测。检测器110可以为用于检测流出化学分离设备108的化合物的存在和/或特性的任何合适的检测器。例如，检测器110可以为质谱(例如在GCMS结构中)。检测器例如可以为非特定检测器如FID、PID、EDC、PDD、ELCD或PDD或光谱基检测器如IR、UV和VUV。在一些实例中，可以为其它检测器类型。样品102内的不同化合物可能在不同时间点处流出化学分离设备108，所述时间点取决于化合物的一种或多种性质(例如质量、挥发度、化学亲和性等)和化学分离设备108的一种或多种性质(例如毛细管柱内径、毛细管柱中的吸附剂等)。在一些情况中，气相色谱不是必须的，和当检测器的分辨能力足够在不用气相色谱分离的情况下测量和/或检测时，所述阱104可以将预浓缩的样品直接转移至相关检测器。
因此，结构100可以用于对样品102实施化学分析(例如GC或GCMS)以确定样品102的组成。
在一些实例中，阱104可以包含一个或多个填充柱，样品102可以在注入化学分析设备106之前通过其中进行预浓缩。填充柱可以为填充有吸附剂颗粒的给定材料(例如不锈钢)的管子，用于促进样品102流过填充柱时的吸附。当气相样品102流过分别含有一种或多种吸附剂的一个或多个填充柱时，样品102内的化合物可以吸附至填充柱内的吸附剂颗粒中，而过量气体可以流出一个或多个填充柱，从而浓缩样品102。然后所吸附的化合物可以注入用于分析的化学分析设备106。
但在注入化学分析设备106前填充柱可能具有关于预浓缩样品102的各种缺陷。一个缺陷是沟流，从而通过填充柱的样品102的流率(例如包括含样品102化合物的主体气体和/或载气)可能超过样品102的化合物和填充柱中吸附剂颗粒间的扩散速率。在调试或热脱附过程中加热填充柱时，吸附剂可能膨胀，和当将填充柱冷却下来以捕集下一批样品时，吸附剂可能收缩导致例如经过吸附剂形成“沟”和吸附剂与管壁分离。这些“沟”可能产生一个或多个低阻力流路，这可能允许样品中的空气或主体气体引导样品化合物“进一步”进入所述阱，而不是在没有形成沟流间隙时那样。在热脱附过程中，吸附剂可能再一次膨胀和可能封闭这些间隙，降低了进一步引至所述阱的化学品的容易回收的机会。反过来，这些未回收的化学品可能增加污染和载带，因为在热脱附和再调试期间样品可能没有完全脱除。经过每一次热循环，这些通道或间隙的准确性质可能会变化，这可能导致不一致的渗透、回收和因此造成的不一致的分析重复率。允许样品进一步渗透入填充柱，阱也可能招致更高程度的热分解，这是因为化学品可能在具有潜在高表面活性的热的填充阱中待更长的时间。沟流可能使样品改变在每一次运行和每一个阱基础时上渗透/吸附入填充柱的程度。也就是说，尽管运行参数保持恒定，样品102渗透入填充柱的程度和/或被填充柱吸附的样品102的量可能随一次浓缩运行至下一次而发生变化。类似地，尽管填充柱的参数保持恒定，样品102渗透入填充柱的程度和/或被填充柱吸附的样品102的量可能随一个填充柱至另一个填充柱而变化。这种渗透和吸附的变化可能使待分析的给定样品的化学分析结果不可重复或重复性较差。附加或替代地，在一些实例中，填充柱阱可能控水性较差。即使当填充的吸附剂颗粒是憎水性的，由于吸附剂颗粒粒度相对较大，由于水分子扩散出较大吸附剂颗粒需要较长时间，水可能会保留在吸附剂颗粒内。在一些实例中，保留的水分子的总量可能取决于原始样品102中的水浓度，造成“相对湿度”取决于水的脱除效率。保留的水可能造成对气相色谱和许多检测器如质谱的检测的明显干扰。水也可能在高温下水解GC柱，这可能造成GC柱寿命缩短和由于GC柱较严重的“泄放”而造成检测器清洁频率增加。
一种附加或替代的填充柱缺陷可能涉及在填充柱中应用的吸附剂颗粒粒度的竞争性设计考虑。正如以前所提到的，可以用吸附剂颗粒填充填充柱。但气相样品必须能够在足以允许样品在填充柱中被浓缩的流率下流过填充柱。因此，为了防止沿填充柱长度过大的压降，所应用的吸附剂颗粒必须相对较大(例如从而使气相样品或载气-样品的组合可以相对自由地流过填充柱)。但大的吸附剂颗粒可能比小的吸附剂颗粒保留所吸附的化学品或化合物更久(例如因为这些化学品或化合物可能在大的吸附剂颗粒中比在小的吸附剂颗粒中扩散得更深入)—这种增加的保留时间可能造成这些化学品从填充柱脱附的过程(例如用于注入化学分析设备106)更困难或更耗时，这可能会造成差的运行及运行重复性。另外，在一些实例中，这种增加的保留时间可能使得为清洁目的从填充柱脱除化学品更困难，特别是当在填充柱中浓缩的样品为相对高浓度或具有相对较大分子量的化合物(例如对吸附剂颗粒具有高亲和性的化合物可能难以脱附)时。填充柱的不一致清洁可能反过来造成随后预浓缩运行和化学分析(例如对相同或不同样品)的污染，这可能在随后的化学分析过程中引入噪音或不可预测性，和可能使得定量测量困难或不可能，特别是当实施痕量分析时。因此，一种用于GC或GCMS的改进阱104可能是有益的。
图2A-2B描述按本发明实例的示例性多毛细管柱阱结构200和相关方法。在图2A中，样品202可以对应于图1中的样品102，阱204可以对应于图1中的阱104，和化学分析设备206可以对应于图1中的化学分析设备106。带有载气的样品202可以通过阀或开关210流入阱204。可以设计阀或开关210以使气体(例如气相样品或载气-样品的组合)在接口212处从样品202流进阱204或在接口212处反冲洗出阱204进入化学分析设备206。
阱204可以包括两个或更多个串联在一起的毛细管柱208，正如所述，当流过阱204时气相样品可以流过其中。在一些实例中，这些两个或更多个毛细管柱208可以顺序地增加强度，从而载气-样品的组合可能流过其中的第一毛细管柱可以具有第一强度，载气-样品的组合可能流过其中的第二毛细管柱可以具有大于第一强度的第二强度，载气-样品的组合可能流过其中的第三毛细管柱(如果存在的话)可以具有大于第一和第二强度的第三强度，等等。毛细管柱可以是在GC和/或GCMS中应用的“开口管状”结构(例如管子)，其在其内壁具有吸附剂(例如小吸附剂颗粒或薄膜聚合物)涂层，而不是在整个柱径如填充柱中填充有吸附剂颗粒。这样，毛细管柱的中心可以保持开放；因此可以实现气相样品通过毛细管柱中心的可预测、可重复、非堵塞的开放流动。毛细管柱的强度可以对应于其对样品202内一种或多种化合物的亲和性或吸附倾向性。例如，低强度的毛细管柱可能对样品202内的一种或多种化合物具有相对低的亲和性或低的吸附或吸收倾向性，和高强度的毛细管柱可能对样品202内的一种或多种化合物具有相对高的亲和性或高的吸附或吸收倾向性。毛细管柱的强度可以是其一种或多种物理特性(例如其长度、其内径、在其内壁上涂覆的吸附剂等)的函数。例如，在图2A中，阱204可以包括串联连接的三个毛细管柱：相对弱的柱208A、相对中等强度的柱208B和相对强的柱208C，虽然应理解在本发明实例中可以应用更少或更多强度顺序增加的柱。随着需要分析的样品202体积的增加和/或随着待分析的化合物的沸程增加，可能在阱204中应用更多的柱。
每一个柱208在长度上可以在0.01米到几米(例如2、3或5米)间变化。在一些实例中，弱柱208A可以为0.53mm ID的100％聚二甲基硅氧烷柱、中间柱208B可以为0.53mm ID的多孔层开放管(PLOT)Q柱(例如0.5-2米长度)，和强柱208C可以为0.53mm ID的碳分子筛PLOT柱(例如0.1-2米长度)。这些柱的细节只通过实例的方式提供，和应理解可以按本发明实例应用附加或替代的柱。例如，柱208C(例如阱204中的最强柱)可以是非常强的PLOT柱如碳分子筛，其可以在不需要低温或电子冷却阱204的情况下允许回收沸点非常低的化合物。总之，一个或多个柱208可以是多孔层或聚合物层开放管状柱，由于相对短的烘烤时间(例如清洁时)、相对低的空白浓度、相对好的控水性(例如从浓缩样品中分离水)和由阱204相对好的样品回收(例如在样品分析的脱附过程中)，它们可以产生非常好的一致性和高的样品通量。阱204内的柱208可以应用GC柱组偶连在一起，例如玻璃压配组或任意的低容积连接。
阱204也可以包含加热器216，其可以是用于加热阱204内的毛细管柱208(或控制其温度)的任何合适设备。例如，可以使毛细管柱208包含于烤箱或人工钻(例如铝或铜)内，以允许柱208温度一致，不管是捕集化合物(例如在较低温度如20-50℃下)时，还是在清洁过程或用于样品分析的反脱附化合物(例如在高温如100-300℃下)时。在一些实例中，可以通过使电流流过柱上的电阻涂层或衬套或通过在柱上缠绕加热线圈实施加热。在一些实例中，加热器216可以包括外部风扇或吹风机，其可以将烤箱(和因此将阱204和/或柱208)的温度降低至环境温度(例如25℃)或更低。
下面简要描述阱204的操作，参考图2B提供更多细节。气相样品或载气-样品的组合可以从样品202经过阀210进入接口212，流过弱柱208A、中间柱208B、强柱208C和流出出口接口214。当载气-样品的组合流过强度增加的柱208时，样品内的各种化合物可以吸附于不同柱208中，而载气-样品的组合的剩余部分流出阱204，从而在阱204内浓缩样品202。在一些实例中，多个强度增加的柱可以允许化合物只经受保留它所必要的吸附剂强度，这反过来限制了回收所述化合物所需的最大温度。限制回收化合物所需的最大温度可以提高回收率并限制可能降低可重复性和柱寿命的热降解程度。在一些实例中，也可以引入包含内标的分离气体以允许化学分析设备206更好地定量分析。当样品202在柱208内浓缩后，加热器216可以加热柱208，和可以用另一种载气反冲洗柱208，所述另一种载气通过出口接口214流入，流过柱208C、208B和208A(例如脱附所浓缩的样品202)，流出接口212和阀210，流过脱附接口218和进入如上所述用于化学分析的化学分析设备206。任选地，在流出柱208A后在注入化学分析设备206前可以使样品低温浓缩。可以应用气动(或其它合适的)控制策略来控制结构200内阱204的操作。例如，阀或开关210可以包含旋转阀或Deans开关，用来改变气体流过柱208的方向，和可以应用一个或多个质量流量控制器(例如在接口212、脱附接口218和/或出口接口214处)来测量流过柱208的样品体积。在一些实例中，阀或开关210、接口212、脱附接口218和/或出口接口214可以控制样品流率和测量样品体积。包含一个或多个处理器和非暂时性存储的计算机系统可以控制结构200的各个组件，以控制各组件的操作(例如流率、温度等)，以产生一致的化学回收率和精确的测量。
通过应用用于样品202的预浓缩的阱204中的毛细管柱208(例如替代前面描述的填充柱)，可以避免填充柱预浓缩一个或多个缺陷。具体地，毛细管柱208可以具有相对小的内径(例如0.021”或更小)。这种小内径可以允许化合物或化学品(例如在气相样品或载气-样品的组合中包含的)在柱内足够快地扩散，以确保化合物或化学品与毛细管柱内壁上的吸附剂或吸收剂完全或接近完全相互作用，使得每次运行样品的吸附一致和可重复。另外，相比于填充柱，毛细管柱208的开放“未填充”中心可以减小气流阻力和提高气流规律性(例如每次运行或每个柱运行)。另外，涂层厚度的相对几何形状和“未填充”开口的直径可以保持几乎相同，不管是在低温下捕集，还是高温下热脱附，这可以排除在填充阱几何形状中看到的剧烈变化(当填充阱冷却时可能形成通道沟而当所述阱加热时可能完全消失，造成明显的不一致性)。通过应用按强度增加(例如增加吸附剂强度)串联连接的两个或更多个毛细管柱，和然后由柱208反冲洗所捕集的化合物，相比于应用填充柱阱，可以回收更宽范围的化合物，包括沸点低至-100℃和高至超过+500℃的化合物。用于阱204中预浓缩的毛细管柱208也减小了记忆效果(例如从一次运行到下一次的载带量，在于可以更迅速和更有效地实施从阱204清洗化合物)，因为相比于应用填充柱，所应用的吸附剂颗粒粒度更小，和减小了由于沟流造成的通过柱的不一致的气体流量，从而允许更低的系统空白浓度(例如基线化学品浓度)和当分析痕量化合物时更大的确定性。因为相同的原因，应用阱204中的毛细管柱208也可以从一个阱至下一个提供更加一致的样品202的吸附，从而改进从一个测试环境到另一个的测量可重复性。另外，在一些实例中，吸附剂颗粒相对小的粒度可以改进多毛细管柱阱的控水(例如从浓缩的样品中脱除水)，因为相比于利用具有更大内表面积的更大颗粒来说，更小的吸附剂颗粒可以允许水更快地和更完全地扩散出。
图2B描述了按本发明实例用于以在阱204中预浓缩样品的示例性方法201。步骤250-262只作为示例提供，和应理解步骤250-262中的一个或多个是任选的，和可以实施附加或替代的步骤。
在250处，可以冷却柱208至捕集温度(例如20-50℃)。在一些实例中，冷却柱208至捕集温度可以增加样品202的一种或多种化合物与柱208的吸附剂之间的化学亲和性。例如，当想要捕集沸点更低的化合物或缩短柱的长度时，也可以电子地或者应用低温流体冷却至低于环境温度。
在252处，样品(例如样品202)可以流过本发明的多毛细管柱阱(例如从接口212至阱204的出口接口214)。流过阱204的柱(例如柱208)的样品量可以为1-5000cc的任意值。在一些实例中，载气-样品的组合可以流过本发明的阱204。样品内的空气、氮或其它非常轻的化合物可能不能被阱204捕集，和可以流过所有柱并流出(例如通过出口接口214)至一个或多个流量控制器和/或体积测量设备。在一些实例中，样品202中包含的水蒸汽可能不能被阱204捕集，从而进一步浓缩了所捕集的样品。为了GC或GCMS标定的目的，也可以向阱中加入其它气体，如多个标定标准、外部标准或内部标准。
在254处，可以用气体(例如氦或氢)冲洗阱(例如阱204)，以从保留在阱柱中的样品中脱除剩余主体气体(例如可以用氦或氢或任何其它适合气体用于从接口212至出口接口214冲洗阱以从阱中冲洗掉不想要的主体气体如空气)。这一步骤也可以从阱中脱除不想要的水蒸汽。
在256处，可以加热阱(例如阱204中的柱208)至脱附温度(例如100-300℃)。在一些实例中，可以比之前柱更快地加热阱中的最后一个柱(例如柱208C)至脱附温度(例如通过在芯轴-加热器实施中放置最后一个柱更接近芯轴底下的加热器)，从而被最后一个柱捕集的化合物可以比之前柱所捕集的化合物更快地反脱附，这可以在脱附过程中(与步骤258结合)压缩样品为更小的段塞。在一些实例中，加热阱204至脱附高温可以降低样品202的一种或多种化合物与柱208的吸附剂颗粒之间的化学亲和性。
在258处，在阱被加热至脱附温度期间或之后(或当最后一个柱被加热至脱附温度和之前柱仍在被加热至脱附温度时)，可以用合适的气体(例如惰性或非反应气如氦、氢或氮)反冲洗阱(例如从阱204的出口接口214至接口212和流出脱附接口218)，以脱附阱中包含的样品。
在260处，由步骤258反冲洗的化合物可以通过脱附接口218进入化学分析设备(例如化学分析设备206)。在一些实例中，脱附接口218和化学分析设备之间的管段可以包含在图2A的结构中，和可以被冷却至足以造成不想要的水蒸汽冷凝出样品，但又没有太冷以至于感兴趣的化合物由样品中损失。
在262处，可以对由阱反冲洗的化合物实施化学分析(例如GC或GCMS)。以这种方式，可以在对样品实施化学分析前应用多毛细管柱阱预浓缩样品。
在一些实例中，排布200还可以在柱208A头部和化学分析设备206之间包括低温浓缩阱(图中未示出)。低温浓缩通过在化学分析前缩小体积可以进一步浓缩样品202。但当在一些实例中由于安全、经济或其它问题而不能实施低温浓缩时，正如如下所述，可能有利的是在阱204和化学分析设备206之间包括第二阱。
图3A-3B描述了按本发明实例的另一种示例性多毛细管柱阱结构300和相关方法。在一些实例中，在第一毛细管柱阱(例如对应于图2A中的阱204)的下游，可以应用第二毛细管柱阱，以在对样品实施化学分析前进一步浓缩样品。例如，如果要分析相对较大沸程的化合物，或者如果样品体积相对较大，为了增加敏感性，在第一阱中应用的毛细管柱可能需要相当长。但具有相当长的柱208的第一阱204可能会造成在第一阱中捕集的化合物分布相对分散，这可能妨碍了将这些化合物快速注入化学分析设备206。在这种情况下，可以应用第二毛细管柱阱304进一步浓缩样品为更小体积，随后再注入化学分析设备。例如，如果第一阱204收集10-1000cc样品202，该样品可以用2-10cc氦和氢完全脱附。然后例如通过第二毛细管柱阱304将该2-10cc的样品202浓缩至甚至更小的体积，以应用0.1-0.5cc氦或氢更快速地注入化学分析设备206。在一些实例中，阱204为包含主柱208的主阱204和第二阱304可以包括第二柱308。
例如，在图3A中，除了在这里另外指出，结构300可以与图2A中的结构200相同。具体地，不象图2A中样品由阱204直接反冲洗至化学分析设备206，样品可以由阱204被反冲洗至另一个阱304进一步浓缩，之后被注入化学分析设备206。在上文所述的情况中，这种附加的样品浓缩可以提供较窄的带宽和改进所实施的化学分析的分辨能力(例如改进化学分析设备中GC或GCMS柱的分辨能力)。
因此，可以设计阀210，允许阱204的反冲洗经由阀310通过脱附接口218进入阱304。阀310类似于阀210，可以设计用来允许气体(例如来自阱204的反冲洗样品)从阱204在接口312处流进阱304或在接口312处通过脱附接口318流出阱304进入化学分析设备206(例如提供来自阱304的反冲洗样品至化学分析设备206)。在一些实例中，阀210和阀310可以是单个多接口旋转阀的一部分。
阱304可以包括串联连接的一个或多个第二毛细管柱308(其可以类似于主柱208且可以类似操作)和加热器316(其可以类似于加热器216且可以类似操作)。在多个第二柱308的情况下，类似于针对阱204所述，第二柱可以按强度增加顺序排布。例如，在图3A中，阱304包括两个串联连接的第二柱：弱/中间柱308A和中间/强柱308B。在一些实例中，阱304中间柱308的数量可以少于阱204中间柱的数量，因为由于之前明显减小了阱204中样品的体积，在阱304中可能需要更少的柱(例如与吸附和浓缩样品202的输出最初需要的柱相比，吸附和浓缩阱204的输出可能需要更少的柱)。除非在这里另外指出，在图2A-2B中提供的阱204或结构200的任何细节均可以适用于这里描述的阱304或结构300。
下面简要描述阱204和304的操作，参考图3B提供更多的细节。气相样品202或载气-样品的组合可以从样品202经阀210进入接口212、流过弱柱208A、中间柱208B、强柱208C和由出口接口214流出。当气相样品202或载气-样品的组合流过强度增加的主柱208时，样品内的各种化合物可以吸附于不同主柱208中，而主体体气(例如空气、氮、二氧化碳、甲烷、氦、氢等)或载气-样品的组合的剩余部分流出阱204，从而在阱204内浓缩了样品202。在主柱208内浓缩样品202后，加热器216可以加热主柱208，和可以用另一股载气反冲洗主柱208，所述另一股载气流过出口接口214、柱208C、208B和208A(例如脱附所浓缩的样品202)，流出接口212和阀210，通过脱附接口218并进入阱304。具体地，来自阱204的反冲洗样品可以从阀210流过脱附接口218进入阀310，进入接口312，通过弱/中间柱308A、中间/强柱308B，并流出出口接口314。因为来自阱204的反冲洗样品流过强度增加的第二柱308，样品内的各种化合物可以吸附至不同的第二柱308中，同时样品组合的剩余部分流出阱304，从而进一步浓缩阱304内的样品。在一些实例中，阱304的第二柱308可能比阱204的主柱208短，和从阱204转移至阱304的体积可能比原始样品体积小。因此，阱304可以进一步浓缩样品，因为相比于在相对更长的主柱208内的载气，在缩短的第二柱308中可能存在有更少的载气，而样品202的质量可能保持相同。以这种方式，样品202可能相对载气得到富集，和可以更快速地注入化学分析设备206。当样品在第二柱308内进一步浓缩后，加热器316可以加热柱308，和可以用另一股载气反冲洗第二柱308，所述另一股载气通过出口接口314流入、流过柱308B和308A(例如脱附进一步浓缩的样品)，流出接口312和阀310，经过脱附接口318和进入化学分析设备206如上所述用于化学分析。可以应用气动(或其它合适的)控制策略控制结构300内阱204和304的操作。例如，阀或开关210和310可以包括旋转阀或Deans开关用来改变气体流过柱208和308的方向，和可以应用一个或多个质量流量控制器(例如在接口212和312、脱附接口218和318和/或出口接口214和314处)来测量流过柱208和308的样品体积。包含一个或多个处理器和非暂时存储的计算机系统可以控制结构300的各个组件，以控制各组件的操作(例如气体流率、温度等)，以产生一致的化学回收率和精确的测量。
通过应用附加阱304进一步浓缩样品202，可以更有利于向化学分析设备206快速注入样品。
图3B描述了按本发明实例在阱204和304中预浓缩样品的示例性方法301。只作为示例给出步骤350-370，和应理解步骤350-370中的一个或多个是任选的，和可以实施附加或替代的步骤。另外，除非在这里另外指出，在图2B中提供的对于方法201的任何细节均可以适用于这里描述的方法301。
步骤350-358可以对应于步骤250-258。例如，在250处，可以冷却主阱204中的主柱208至捕集温度(例如20-50℃)。在一些实例中，冷却主柱208至捕集温度可以增加样品202的一种或多种化合物与柱208的吸附剂之间的化学亲和性。例如，当想要捕集沸点更低的化合物或缩短柱长度时，也可以电子地或者应用低温流体冷却至低于环境温度。
在352处，样品(例如样品202)可以流过本发明的多毛细管柱主阱204(例如从阱204的接口212至出口接口214)。流过主阱204的柱(例如主柱208)的样品量可以为1-5000cc的任意值。在一些实例中，载气-样品的组合可以流过本发明的主阱。样品内的空气、氮或其它非常轻的化合物可能不能被主阱捕集，和可以流过所有柱并流出(例如通过出口接口214)至一个或多个流量控制器和/或体积测量设备。在一些实例中，样品202中包含的水蒸汽可能不能被阱204捕集，从而进一步浓缩了所捕集的样品。
在354处，可以用气体(例如氦或氢)冲洗主阱(例如阱204)，以从保留在阱204的主柱208中的样品202中脱除剩余主体气体(例如可以用氦或氢或任何其它适合气体用于从接口212至出口接口214冲洗阱以从阱中冲洗掉不想要的主体气体如空气)。这一步骤也可以从阱中脱除不想要的水蒸汽。
在356处，可以加热主阱(例如阱204中的主柱208)至脱附温度(例如100-300℃)。在一些实例中，可以比之前柱更快地加热阱中的最后一个柱(例如柱208C)至脱附温度(例如通过在芯轴-加热器实施中放置最后一个柱更接近芯轴底下的加热器)，从而被最后一个柱捕集的化合物可以比之前柱所捕集的化合物更快地反脱附，这可以在脱附过程中(与步骤358结合)压缩样品为更小的段塞。在一些实例中，加热阱204至脱附高温可以降低样品202的一种或多种化合物与柱208的吸附剂颗粒之间的化学亲和性。
在358处，在主阱被加热至脱附温度时(或当最后一个柱被加热至脱附温度和之前柱仍在被加热至脱附温度时)，可以用合适的气体(例如惰性或非反应气如氦、氢或氮)反冲洗所述阱(例如从阱204的出口接口214至接口212和流出脱附接口218)，以脱附阱中包含的样品。
在360处，可以用加热器316将第二阱304中的第二柱308冷却至捕集温度(例如20-50℃)。在一些实例中，冷却第二阱304至捕集温度可以增加柱308中吸附剂与样品202的一种或多种化合物的化学亲和性。冷却第二阱304可以准备好第二阱以捕集样品202。例如，当想要捕集沸点更低的化合物或对于具体范围的化合物减少柱的数量或缩短柱的长度时，也可以电子地或者应用低温流体冷却至低于环境温度。在一些实例中，步骤360可以在步骤356和358之前实施。
在362处，由步骤358反冲洗的化合物可以由脱附接口218进入第二阱304和可以流过第二阱304中的第二柱308。样品内的空气、氮或其它非常轻的化合物可能不能被第二阱捕集，和可以流过所有柱和流出(例如经出口接口314)至一个或多个流量控制器和/或体积测量设备。在一些实例中，与主阱204和第二阱304之间的脱附接口218连接的管段可以包含在图3A的结构中，和可以被冷却至足以使不想要的水蒸汽冷凝出样品，但又没有太冷以至于感兴趣的化合物由样品中损失。
在364处，可以加热第二阱(例如阱304中的柱308)至脱附温度(例如100-300℃)。在一些实例中，可以比之前柱更快地加热第二阱中的最后一个柱(例如柱308B)至脱附温度(例如通过在芯轴-加热器实施中放置最后一个柱更接近芯轴底下的加热器)，从而被最后一个柱捕集的化合物可以比之前柱所捕集的化合物更快地反脱附，这可以在脱附过程中(与步骤366结合)压缩样品为更小的段塞。在一些实例中，加热阱304至脱附高温可以降低样品302的一种或多种化合物与第二柱308的吸附剂颗粒之间的化学亲和性。
在366处，在阱304被加热至脱附温度时(或当最后一个柱被加热至脱附温度和之前柱仍在被加热至脱附温度时)，可以用合适的气体(例如惰性或非反应气如氦、氢或氮)反冲洗第二阱(例如从阱304的出口接口314至接口312和流出脱附接口318)，以脱附阱中包含的样品。
在368处，由步骤366反冲洗的化合物可以由脱附接口318流出第二阱304和进入化学分析设备(例如化学分析设备206)。在一些实例中，与第二阱304和化学分析设备206之间的脱附接口318连接的管段可以包含在图3A的结构中，和可以被冷却至足以使不想要的水蒸汽冷凝出样品，但不没有太冷以至于感兴趣的化合物由样品中损失。
在370处，可以对来自第二阱的反冲洗的化合物实施化学分析(例如GC或GCMS)。以这种方式，在对样品实施化学分析前可以应用多毛细管柱阱预浓缩样品。
在一些实例中，以上参考图1-3描述的任一系统可以包含一个或多个处理器(例如控制器、微处理器、计算机、计算机系统等)，用于运行安装在非暂时计算机可读介质上的软件，用来实施、启动、控制或辅助以上参考图1-3所述的任何过程或方法的任一步骤。在一些实例中，每个软件过程可以在计算机群或主机的不同处理器上执行。替代或附加地，一些实例可以作为硬件、固件、软件或其组合执行一个或多个处理器和/或计算机控制的过程。
因此，本发明实例提供了用于在对样品实施化学分析前预浓缩样品的改进的阱设备构造。
因此，如上所述，本发明的一些实例涉及用于在化学分析前预浓缩样品的第一阱，所述第一阱包括：具有第一强度的第一主毛细管柱；具有第二强度的第二主毛细管柱，所述第二强度大于第一强度，所述第二主毛细管柱与第一主毛细管柱串联连接；和一个或多个阀，设计用于：在吸附过程中，允许样品以第一方向流过第一主毛细管柱和第二主毛细管柱，所述第一方向从第一主毛细管柱至第二主毛细管柱，和在脱附过程中，允许脱附气以第二方向流过第一主毛细管柱和第二主毛细管柱，所述第二方向从第二主毛细管柱至第一主毛细管柱。附加或替代地，在一些实例中第一阱还包括第一主毛细管柱内的第一吸附材料和第二主毛细管柱内的第二吸附材料，第一和第二吸附材料用于吸附样品，其中：第一和第二主毛细管柱为开口管毛细管柱，第一吸附材料涂覆第一主毛细管柱的内表面，留出经过第一毛细管柱的第一开口通道，和第二吸附材料涂覆第二主毛细管柱的内表面，留出经过第二毛细管柱的第二开口通道。附加或替代地，在一些实例中，第一强度是对于样品的一种或多种化合物的第一化学亲和性，和第二强度是对于样品的一种或多种化合物的第二化学亲和性，第二亲和性高于第一亲和性。附加或替代地，在一些实例中，在吸附过程中，第一阱具有吸附温度，和在脱附过程中，加热器加热第一阱至高于吸附温度的脱附温度。附加或替代地，在一些实例中，所述加热器位于离第一主毛细管柱的第一距离处和离第二主毛细管柱的第二距离处，所述第二距离小于第一距离，在第一主毛细管柱达到脱附温度前第二主毛细管柱达到脱附温度，和在第二主毛细管柱达到脱附温度但在第一主毛细管柱达到脱附温度前脱附气开始由第二主毛细管柱流至第一主毛细管柱。附加或替代地，在一些实例中，第一阱还包括第一主毛细管柱和化学分析设备之间的脱附接口，其中：脱附过程使样品由第一和第二主毛细管柱上脱附，在脱附过程中，一个或多个阀允许所脱附的样品由第一主毛细管柱通过脱附接口流至化学分析设备，和化学分析设备对所脱附的样品实施化学分析。附加或替代地，在一些实例中，第一阱还包含连接至第二主毛细管柱的出口接口端的出口接口，其中第一主毛细管柱连接于第二主毛细管柱与其出口接口端相对的一端，其中：在吸附过程中，一种或多种固定气通过出口接口流出第一和第二主毛细管柱，和在脱附过程中，脱附气通过出口接口进入第二主毛细管柱。附加或替代地，在一些实例中，一种或多种固定气包含水蒸汽、空气、二氧化碳、甲烷、氦、氢和载气中的一种或多种。附加或替代地，在一些实例中，第一阱还包含第一主毛细管柱和第二阱之间的第一脱附接口，其中：脱附过程使样品由第一和第二主毛细管柱反脱附，在脱附过程中，一个或多个阀允许所脱附的样品由第一主毛细管柱经过第一脱附接口流至第二阱，和第二阱包括：具有可切换地连接至第一脱附接口的第一端的第二毛细管柱，和一个或多个第二阀，设计用于：在第二吸附过程中，允许所脱附的样品以第三方向流过第二毛细管柱，所述第三方向从第二毛细管柱的第一端至第二毛细管柱的相对端，和在第二脱附过程中，允许第二脱附气以第四方向流过第二毛细管柱，所述第四方向从第二毛细管柱的相对端至第二毛细管柱的第一端。附加或替代地，在一些实例中，第二阱包括的毛细管柱比第一阱少。附加或替代地，在一些实例中，第二阱的第二毛细管柱比第一阱的第一和第二主毛细管柱短。附加或替代地，在一些实例中，第二阱还包含可切换地连接至第二毛细管柱的第一端的第二脱附接口，第二脱附过程使样品由第二毛细管柱脱附，在第二脱附过程中，一个或多个第二阀允许所脱附的样品由第二毛细管柱通过第二脱附接口流至化学分析设备，和所述化学分析设备对由第二毛细管柱脱附的样品实施化学分析。
本发明的一些实施例涉及在化学分析前预浓缩样品的方法，所述方法包括：在吸附过程中：允许样品经一个或多个阀以第一方向流过第一阱的第一主毛细管柱和第一阱的第二主毛细管柱，所述第一方向从第一主毛细管柱至第二主毛细管柱；和在脱附过程中：允许脱附气经多个阀以第二方向流过第一主毛细管柱和第二主毛细管柱，所述第二方向从第二主毛细管柱至第一主毛细管柱，其中：第一主毛细管柱具有第一强度，第二主毛细管柱具有比第一强度大的第二强度，和第一主毛细管柱与第二主毛细管柱串联连接。附加或替代地，在一些实例中，所述方法还包括在脱附过程中，用第一阱的加热器加热第一阱至脱附温度，其中：在吸附过程中，第一阱具有吸附温度，和所述脱附温度高于吸附温度。附加或替代地，在一些实例中，所述方法还包括，在脱附过程中：使样品由第一和第二主毛细管柱上脱附；和允许所脱附的样品经一个或多个阀从第一主毛细管柱通过第一主毛细管柱和化学分析设备之间的脱附接口流至化学分析设备；和用化学分析设备对所脱附的样品实施化学分析。附加或替代地，在一些实例中，所述方法还包括在吸附过程中，允许一种或多种固定气经一个或多个阀通过第一阱的出口接口流出第一和第二主毛细管柱；和在脱附过程中，允许脱附气经一个或多个阀通过第一阱的出口接口进入主毛细管柱，其中：第一阱的出口接口连接至第二主毛细管柱的出口接口端，和第一主毛细管柱连接至第二主毛细管柱与其出口接口端相对的一端。附加或替代地，在一些实例中，脱附过程使样品由第一和第二主毛细管柱反脱附，和在脱附过程中，一个或多个阀允许所脱附的样品由第一主毛细管柱经过第一阱的第一脱附接口流至第二阱，所述方法还包括：在第二吸附过程中，允许所脱附的样品经第二阱的一个或多个第二阀以第三方向流过第二阱的第二毛细管柱，所述第三方向从第二毛细管柱的第一端至第二毛细管柱的相对端，和在第二脱附过程中，允许第二脱附气经一个或多个第二阀以第四方向流过第二毛细管柱，所述第四方向从第二毛细管柱的相对端至第二毛细管柱的第一端。附加或替代地，在一些实例中，所述方法还包括在第二脱附过程中：由第二毛细管柱上脱附样品；和允许由第二毛细管柱脱附的样品经一个或多个第二阀从第二毛细管柱经过第二阱的第二脱附接口流入化学分析设备；和用化学分析设备对由第二毛细管柱脱附的样品实施化学分析。
本发明一些实例涉及一种系统，所述系统包括：包含样品的样品容器；第一阱，所述第一阱包括：具有第一强度的第一主毛细管柱；具有第二强度的第二主毛细管柱，所述第二强度大于第一强度，所述第二主毛细管柱与第一主毛细管柱串联连接；化学分析设备，所述化学分析设备包含设计用来检测样品的一种或多种化合物的检测器；和流体连接第一阱至样品容器的一个或多个阀，所述一个或多个阀设计用于：在吸附过程中，允许样品以第一方向从样品容器流过第一主毛细管柱和第二主毛细管柱，所述第一方向从第一主毛细管柱至第二主毛细管柱，和在脱附过程中，允许脱附气以第二方向流过第一主毛细管柱和第二主毛细管柱，所述第二方向从第二主毛细管柱至第一主毛细管柱和朝向化学分析设备。附加或替代地，在一些实例中，第一阱还包括第一主毛细管柱和化学分析设备之间的脱附接口，其中：脱附过程使样品从第一和第二主毛细管柱上脱附，在脱附过程中，一个或多个阀允许所脱附的样品由第一主毛细管柱通过脱附接口流至化学分析设备，和化学分析设备对所脱附的样品实施化学分析。附加或替代地，在一些实例中，所述系统还包括经一个或多个阀流体连接至第一阱的脱附接口和化学分析设备的第二阱，所述第二阱包括第二毛细管柱，其中：脱附过程为第一脱附过程，和所述一个或多个阀进一步设计用于：在第一脱附过程中，允许样品由第一和第二主毛细管柱反脱附和从第一主毛细管柱经过第一阱的脱附接口流至第二阱；在第二吸附过程中，允许由第一阱脱附的样品以第三方向流过第二毛细管柱，所述第三方向从第二毛细管柱的第一端至第二毛细管柱的相对端；和在第二脱附过程中，允许第二脱附气以第四方向流过第二毛细管柱，所述第四方向从第二毛细管柱的相对端至第二毛细管柱的第一端和通过第二阱的第二脱附接口进入化学分析设备。
虽然参考附图对实施例进行了全面的描述，但应注意对本领域熟练技术人员来说各种改变和调整是明显的。正如所附权利要求所定义，这些改变和调整均在本发明实例的范围内。

Claims (21)

1.用于在化学分析前预浓缩样品的第一阱，所述第一阱包括：
具有第一强度的第一主毛细管柱；
具有第二强度的第二主毛细管柱，所述第二强度大于第一强度，所述第二主毛细管柱与第一主毛细管柱串联连接；和
一个或多个阀，设计用于：
在吸附过程中，允许样品以第一方向流过第一主毛细管柱和第二主毛细管柱，所述第一方向从第一主毛细管柱至第二主毛细管柱，和
在脱附过程中，允许脱附气以第二方向流过第一主毛细管柱和第二主毛细管柱，所述第二方向从第二主毛细管柱至第一主毛细管柱。
2.权利要求1的第一阱，还包括第一主毛细管柱内的第一吸附材料和第二主毛细管柱内的第二吸附材料，所述第一和第二吸附材料用于吸附样品，其中：
第一和第二主毛细管柱是开口管毛细管柱，
第一吸附材料涂覆第一主毛细管柱的内表面，留出经过第一毛细管柱的第一开口通道，和
第二吸附材料涂覆第二主毛细管柱的内表面，留出经过第二毛细管柱的第二开口通道。
3.权利要求1的第一阱，其中第一强度是对于样品的一种或多种化合物的第一化学亲和性，和第二强度是对于样品的一种或多种化合物的第二化学亲和性，其中第二亲和性高于第一亲和性。
4.权利要求1的第一阱，还包括加热器，其中：
在吸附过程中，第一阱具有吸附温度，和
在脱附过程中，所述加热器加热第一阱至高于吸附温度的脱附温度。
5.权利要求4的第一阱，其中：
所述加热器位于离第一主毛细管柱的第一距离处和离第二主毛细管柱的第二距离处，所述第二距离小于第一距离，
在第一主毛细管柱达到脱附温度前第二主毛细管柱达到脱附温度，和
在第二主毛细管柱达到脱附温度时但在第一主毛细管柱达到脱附温度前，脱附气开始由第二主毛细管柱流至第一主毛细管柱。
6.权利要求1的第一阱，还包括第一主毛细管柱和化学分析设备之间的脱附接口，其中：
脱附过程使样品由第一和第二主毛细管柱上脱附，
在脱附过程中，一个或多个阀允许所脱附的样品由第一主毛细管柱通过脱附接口流至化学分析设备，和
所述化学分析设备对所脱附的样品实施化学分析。
7.权利要求1的第一阱，还包括：
连接至第二主毛细管柱的出口接口端的出口接口，其中第一主毛细管柱连接于第二主毛细管柱与其出口接口端相对的一端，其中：
在吸附过程中，一种或多种固定气通过出口接口流出第一和第二主毛细管柱，和
在脱附过程中，脱附气通过出口接口进入第二主毛细管柱。
8.权利要求7的第一阱，其中所述一种或多种固定气包括水蒸汽、空气、二氧化碳、甲烷、氦、氢和载气中的一种或多种。
9.权利要求1的第一阱，还包括第一主毛细管柱和第二阱之间的第一脱附接口，其中：
脱附过程使样品由第一和第二主毛细管柱反脱附，
在脱附过程中，一个或多个阀允许所脱附的样品由第一主毛细管柱经过第一脱附接口流至第二阱，和
第二阱包括：
具有可切换地连接于第一脱附接口的第一端的第二毛细管柱，和
一个或多个第二阀，设计用于：
在第二吸附过程中，允许所脱附的样品以第三方向流过第二毛细管柱，所述第三方向从第二毛细管柱的第一端至第二毛细管柱的相对端，和
在第二脱附过程中，允许第二脱附气以第四方向流过第二毛细管柱，所述第四方向从第二毛细管柱的相对端至第二毛细管柱的第一端。
10.权利要求9的第一阱，其中第二阱包括的毛细管柱比第一阱少。
11.权利要求9的第一阱，其中第二阱的第二毛细管柱比第一阱的第一和第二主毛细管柱短。
12.权利要求9的第一阱，其中：
第二阱还包含可切换地连接于第二毛细管柱的第一端的第二脱附接口，
第二脱附过程使样品从第二毛细管柱上脱附，
在第二脱附过程中，一个或多个第二阀允许所脱附的样品由第二毛细管柱通过第二脱附接口流至化学分析设备，和
所述化学分析设备对来自第二毛细管柱的所脱附的样品实施化学分析。
13.在化学分析前预浓缩样品的方法，所述方法包括：
在吸附过程中：
允许样品经一个或多个阀以第一方向流过第一阱的第一主毛细管柱和第一阱的第二主毛细管柱，所述第一方向从第一主毛细管柱至第二主毛细管柱；和
在脱附过程中：
允许脱附气经多个阀以第二方向流过第一主毛细管柱和第二主毛细管柱，所述第二方向从第二主毛细管柱至第一主毛细管柱，
其中：
第一主毛细管柱具有第一强度，
第二主毛细管柱具有比第一强度大的第二强度，和
第一主毛细管柱与第二主毛细管柱串联连接。
14.权利要求13的方法，还包括：
在脱附过程中，用第一阱的加热器加热第一阱至脱附温度，其中：
在吸附过程中，第一阱具有吸附温度，和
脱附温度高于吸附温度。
15.权利要求13的方法，还包括：
在脱附过程中：
使样品由第一和第二主毛细管柱上脱附；和
允许所脱附的样品经一个或多个阀由第一主毛细管柱通过第一主毛细管柱和化学分析设备之间的脱附接口流至化学分析设备；和
用化学分析设备对所脱附的样品实施化学分析。
16.权利要求13的方法，还包括：
在吸附过程中，允许一种或多种固定气经一个或多个阀通过第一阱的出口接口流出第一和第二主毛细管柱；和
在脱附过程中，允许脱附气经一个或多个阀通过第一阱的出口接口进入主毛细管柱，其中：
第一阱的出口接口连接于第二主毛细管柱的出口接口端，和
第一主毛细管柱连接于第二主毛细管柱与其出口接口端相对的一端。
17.权利要求13的方法，其中脱附过程使样品由第一和第二主毛细管柱反脱附，和在脱附过程中，一个或多个阀允许所脱附的样品由第一主毛细管柱经过第一阱的第一脱附接口流至第二阱，所述方法还包括：
在第二吸附过程中，允许所脱附的样品经第二阱的一个或多个第二阀以第三方向流过第二阱的第二毛细管柱，所述第三方向从第二毛细管柱的第一端至第二毛细管柱的相对端，和
在第二脱附过程中，允许第二脱附气经一个或多个第二阀以第四方向流过第二毛细管柱，所述第四方向从第二毛细管柱的相对端至第二毛细管柱的第一端。
18.权利要求17的方法，还包括：
在第二脱附过程中：
由第二毛细管柱脱附样品；和
允许由第二毛细管柱脱附的样品经一个或多个第二阀从第二毛细管柱经过第二阱的第二脱附接口流入化学分析设备；和
用化学分析设备对由第二毛细管柱脱附的样品实施化学分析。
19.系统，包括：
包含样品的样品容器；
第一阱，所述第一阱包括：
具有第一强度的第一主毛细管柱；
具有第二强度的第二主毛细管柱，所述第二强度大于第一强度，所述第二主毛细管柱与第一主毛细管柱串联连接；
化学分析设备，所述化学分析设备包含设计用来检测样品的一种或多种化合物的检测器；和
流体连接第一阱至样品容器的一个或多个阀，所述一个或多个阀设计用于：
在吸附过程中，允许样品以第一方向从样品容器流过第一主毛细管柱和第二主毛细管柱，所述第一方向从第一主毛细管柱至第二主毛细管柱，和
在脱附过程中，允许脱附气以第二方向流过第一主毛细管柱和第二主毛细管柱，所述第二方向从第二主毛细管柱至第一主毛细管柱和朝向化学分析设备。
20.权利要求19的系统，其中第一阱还包括在第一主毛细管柱和化学分析设备之间的脱附接口，其中：
脱附过程使样品由第一和第二主毛细管柱上脱附，
在脱附过程中，一个或多个阀允许所脱附的样品由第一主毛细管柱通过脱附接口流至化学分析设备，和
所述化学分析设备对所脱附的样品实施化学分析。
21.权利要求19的系统，还包括：
经一个或多个阀流体连接至第一阱的脱附接口和化学分析设备的第二阱，所述第二阱包括第二毛细管柱，其中：
所述脱附过程为第一脱附过程，和
所述一个或多个阀进一步设计用于：
在第一脱附过程中，允许样品由第一和第二主毛细管柱反脱附和从第一主毛细管柱经过第一阱的脱附接口流至第二阱；
在第二吸附过程中，允许由第一阱脱附的样品以第三方向流过第二毛细管柱，所述第三方向从第二毛细管柱的第一端至第二毛细管柱的相对端；和
在第二脱附过程中，允许第二脱附气以第四方向流过第二毛细管柱，所述第四方向从第二毛细管柱的相对端至第二毛细管柱的第一端和通过第二阱的第二脱附接口进入化学分析设备。
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