CN109813826A - 一种便携式质谱仪的进样装置和便携式质谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及便携式质谱仪的进样装置和便携式质谱仪。所述进样装置包括第一模块、第二模块、薄膜模块、密封垫圈；第一模块上设置有第一凹槽、进样口和螺钉孔，进样口位于第一凹槽覆盖的范围内；第二模块上设置有第二凹槽、采样入口和通孔，采样入口与第二凹槽连通，螺钉孔与通孔位于相对应的位置上；薄膜模块包括薄膜支架和薄膜，薄膜支架的两个相对端的表面上设置有一个或多个贯通的孔，两个相对端的其中一端装入第一凹槽内，且与第一凹槽卡接，另一端上安装有薄膜；薄膜模块装有薄膜的一端装入第二凹槽内，密封垫圈位于薄膜模块与第二凹槽之间。通过该进样装置向便携式质谱仪中进样能够显著提高检测的灵敏度，操作过程简易便捷。

Description

一种便携式质谱仪的进样装置和便携式质谱仪

技术领域

本发明涉及污染物检测领域，具体涉及一种便携式质谱仪的进样装置，以及含有该进样装置的便携式质谱仪。

背景技术

当今社会中，科学技术的发展极大地提升了人类的生活质量水平，与此同时，科技的发展所带来的环境污染问题也是不容忽视的。尤其是在重工业城市，生态环境的建设更加成为了热点话题。其中，现场实时监测数据的获取，能够为环保执法过程提供强有力的证据。

在大气污染监测过程中，质谱仪是比较常用的仪器。质谱仪作为一种气体组分及浓度分析仪器，具有高灵敏度、高特异性等优点，广泛用于环境污染物监测、生物大分子分析和食品安全检查等领域。目前，商用质谱仪多数为实验室台式质谱仪，其在采样离线分析过程中能够精确的对样品进行定性和定量分析。但是，在现场应急监测过程中，采样分析时往往无法获取实时数据导致不能及时做出决策。因此，便携式质谱仪成为了近年来广泛关注的焦点。

便携式质谱仪的体积较小、重量较轻、功耗较低、检测速度快，能够满足现场实时监测的需求。但是，便携式质谱仪的灵敏度远低于实验室台式质谱，在超低排放检测领域存在一定的局限性。现有的针对质谱仪的进样方式主要包括：直接进样、冷阱富集进样、色谱预分离进样等。目前，针对便携式质谱仪专用的简易富集装置还不成熟。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明旨在提出一种用于便携式质谱仪的进样装置，以及含有该进样装置的便携式质谱仪，利用本发明提供的进样装置能够有效提高便携式质谱仪的灵敏度，安装简单，实用性很强。

本发明提供了一种便携式质谱仪的进样装置，所述进样装置包括第一模块、第二模块、薄膜模块、密封垫圈；

所述第一模块上设置有第一凹槽、进样口和螺钉孔，所述进样口位于所述第一凹槽覆盖的范围内；

所述第二模块上设置有第二凹槽、采样入口和通孔，所述采样入口与所述第二凹槽连通，所述螺钉孔与所述通孔位于所述第一模块和所述第二模块相对应的位置上；

所述薄膜模块包括薄膜支架和薄膜，所述薄膜支架的两个相对端的表面上设置有一个或多个贯通的孔，所述两个相对端的其中一端装入所述第一凹槽内，且与所述第一凹槽卡接，另一端上安装有所述薄膜；

所述薄膜模块装有薄膜的一端装入所述第二凹槽内，所述密封垫圈位于所述薄膜模块与所述第二凹槽之间。

作为本发明优选的实施方式，所述第一模块上还设置有第一定位孔，所述第二模块上还设置有第二定位孔，并且，所述第一定位孔和所述第二定位孔分别位于所述第一模块和所述第二模块相对应的位置上。

作为本发明优选的实施方式，所述第一凹槽包括外环和内环，其中，所述外环的直径大于所述内环的直径，所述内环的深度大于所述外环的深度，并且，所述外环的直径与所述薄膜支架的外径相同。

作为本发明优选的实施方式，所述第二凹槽为圆环状，所述密封垫圈为O型密封圈，所述O型密封圈卡合在所述圆环状的第二凹槽中。

作为本发明优选的实施方式，所述O型密封圈的内径略大于所述薄膜支架的外径。

作为本发明优选的实施方式，所述薄膜为选择性透过膜。

进一步地，所述选择性透过膜为PDMS薄膜。

作为本发明优选的实施方式，所述薄膜为反渗透膜。

作为本发明优选的实施方式，所述第二模块上设置有排气出口，所述排气出口与所述第二凹槽连通。

本发明还提出了一种便携式质谱仪，所述便携式质谱仪的真空腔与上述的进样装置通过所述进样口连通。

作为本发明优选的实施方式，所述真空腔与所述进样口之间通过气路连通。

本发明提出的用于便携式质谱仪的进样装置，通过与便携式质谱仪的进样口连接后，使得待测样品需经由该进样装置进样，能够显著提高便携式质谱仪的灵敏度，非常适用于超低排放检测领域。并且，根据检测需要的不同，可更换不同种类的薄膜，实现不同样品的针对性富集进样。在进样完成后，仅需要断开真空腔与进样装置之间的气路管道，关闭真空腔的进样口即可，操作过程灵活便捷，非常适用于便携式质谱仪的分析过程。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于便携式质谱仪的进样装置的主视图。

图2为图1中A-A截面的剖面示意图。

图3为图2中局部视图B的放大示意图。

图4为图2中第一模块A1的结构示意图。

图5为图2中第二模块A2的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的薄膜支架的示意图。

图7为图6中B-B截面的剖面示意图。

图8为本发明实施例提供的进样装置与便携式质谱仪真空腔的连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

本申请中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本申请的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本发明提供了一种便携式质谱仪的进样装置，该进样装置由第一模块和第二模块通过定位机构和螺栓连接紧密固定在一起。并且，在第一模块上固定连接有薄膜支架，薄膜支架一端的表面上设置有薄膜。在第二模块上通过凹槽卡接的方式设置有密封垫圈。第一模块和第二模块固定连接时，密封垫圈紧密套设在薄膜支架的设置有薄膜的一端，从而能够有效保证进样装置整体的密封性。

同时，本发明还提出了一种便携式质谱仪，特别的是，便携式质谱仪的真空腔与本发明的进样装置连接，即通过该进样装置向便携式质谱仪中进样。

进一步地，本发明选用的薄膜可为选择性透过膜或反渗透膜。本发明中并不限制选择性透过膜或反渗透膜的具体种类，可根据实际生产需要的不同进行选择。

优选的，本发明选用PDMS薄膜。PDMS薄膜是由聚二甲基硅氧烷制成的选择性透过膜，可以使VOC物质(易挥发的有机物质)通过。进而，当通过该进样装置向便携式质谱仪的真空腔中进样时，待测样品需经过PDMS薄膜进行选择性进样，使得待测样品中的VOC组分能够顺利的进入到真空腔中，而待测样品中的无机物组分则被截留，不能进入到真空腔中，进而能够有效提高便携式质谱仪的灵敏度。

实施例

结合图1至图5，本实施例提供的用于便携式质谱仪的进样装置包括第一模块A1、第二模块A2、薄膜模块(由薄膜支架311和薄膜312构成)、密封垫圈32。

由图4和图2所示，第一模块A1上设置有第一凹槽41、进样口22、螺钉孔43。优选的，第一模块A1为平板状。

其中，进样口22为一小的通孔，待测样品中的待测组分经由进样口22进入便携式质谱仪的真空腔中。并且，进样口22位于第一凹槽41所覆盖的范围内。

如图3和图4所示，第一凹槽41包括外环和内环。其中，第一凹槽41的外环的直径大于内环的直径，并且，内环的深度大于外环的深度。优选的，第一凹槽41的外环和内环为同心圆。进一步地，进样口22位于外环和内环的圆心处。

如图5和图2所示，第二模块A2上设置有第二凹槽51、采样入口21、通孔53。其中，采样入口21与第二凹槽51连通。优选的，第二模块A2为平板状。

螺钉孔43和通孔53分别位于第一模块A1和第二模块A2相对应的位置上，使得第一模块A1和第二模块A2进行连接时，能够利用相对应的螺钉孔43和通孔53进行固定。

本发明中，不限制第一模块A1和第二模块A2的连接方式。优选的，第一模块A1和第二模块A2通过螺纹连接固定。螺钉孔43内壁上设置有与螺钉匹配的内螺纹，螺钉穿过通孔53，再穿入螺钉孔43实现螺纹连接。并且，通过控制螺纹连接的松紧度，调整第一模块A1和第二模块A2之间连接的紧密程度。

进一步地，在本发明的不同实施方式中，也可以设置为在第一模块A1上设置通孔，在第二模块A2上设置螺钉孔。但是，考虑到本发明中的进样装置更多的是应用到质谱仪的选择性进样过程中，而进样口22位于第一模块A1上，则为了便于进行螺钉的拧紧过程，更优选的是选择在第一模块A1上设置螺钉孔、在第二模块A2上设置通孔的方式。

在本发明的不同实施方式中，第一模块A1和第二模块A2之间的连接固定方式包括但不限于粘结固定、焊接固定等。

作为其中一优选的实施方式，第一模块A1上还设置有第一定位孔42，同时，第二模块A2上还设置有第二定位孔52。并且，第一定位孔42和第二定位孔52分别位于第一模块A1和第二模块A2相对应的位置上。在将第一模块A11和第二模块A2进行固定连接时，能够通过相对应的第一定位孔42和第二定位孔52进行定位。定位后，再利用通孔53和螺钉孔43进行螺纹连接，能够保证第一凹槽41和第二凹槽51的位置更好的对应。

本发明中，根据实际需要，第一定位孔42和第二定位孔52设置有多个，且分别对应。螺钉孔43和通孔53设置有多个，且分别对应。

由图3，薄膜模块由薄膜支架311和薄膜312构成。再由图6和图7所示，薄膜支架311的两个相对端的表面上设置有一个或多个贯通的孔。优选的，薄膜支架311为表面设置有贯通的孔的圆柱体。结合图3，薄膜支架311的两个相对端的其中一端装入第一凹槽41内，另一端上安装有薄膜312。其中，第一凹槽41的外环的直径与薄膜支架311的外径相同，使得薄膜支架311与第一凹槽41的外环卡接。同时，由于第一凹槽41的内环深度大于外环深度，导致薄膜支架311与第一模块A1之间存留有空隙，使得透过薄膜312的气体能够很容易的到达进样口22，进而进入到便携式质谱仪中。并且，薄膜支架311与第一模块A1之间空隙的深度为内环深度与外环深度的差值。

作为本发明优选的实施方式，薄膜支架311的高度为1.5mm。进一步地，第一凹槽41的内环深度与外环深度的差值为0.2mm。

作为其中一优选的实施方式，薄膜支架311的高度与第一凹槽41外径的深度相同，使得薄膜支架311能够完全卡合装入到第一凹槽41的外径中。

密封垫圈32的尺寸及形状均与第二凹槽51相匹配，密封垫圈32与第二凹槽51卡接。薄膜模块装有薄膜312的一端装入第二凹槽51中，密封垫圈32位于薄膜模块和第二凹槽51之间。

作为其中一种实施方式，密封垫圈32的一端与第二凹槽51卡接，密封垫圈32的另一端紧密套设在薄膜支架311上，使得第一模块A1和第二模块A2之间紧密连接。进一步地，通过拧紧螺钉孔43处的螺钉，使得薄膜312能够紧贴在第一模块A1和第二模块A2之间，并通过密封垫圈32与薄膜312密切接触，保证进样装置整体的密封性。

作为其中一优选的实施方式，第二凹槽51为圆环状。进一步地，密封垫圈32为O型密封圈。并且，该O型密封圈为塑胶材质。O型密封圈能够卡合在圆环状的第二凹槽51中。

作为其中一优选的实施方式，O型密封圈的内径略大于薄膜支架311的外径，使得O型密封圈能够紧密套设在薄膜支架311上，有效保证进样装置整体的密封性。并且，通过第一定位孔42和第二定位孔52的定位，保证O型密封圈和薄膜支架311的同心度。

如图2所示，在第二模块A2上设置有采样入口21和排气出口23。并且，采样入口21和排气出口23均与第二凹槽51连通，经由采样入口21送入的待测样品能够通过第二凹槽51进入薄膜312处，剩余的样品再经由排气出口23排出。优选的，采样入口21、进样口22、排气出口23三者之间成T型。

另一方面，本发明还提出了一种便携式质谱仪，该便携式质谱仪的真空腔与本发明上述的进样装置通过进样口22进行连通。

本发明中，便携式质谱仪的真空腔与进样口22之间通过气路实现连通。如图8所示，进样装置1和便携式质谱仪的真空腔3之间通过气路连通。在不同的实施方式中，进样装置与便携式质谱仪的真空腔之间也可以是利用其它类似的安装定位方式。

由图8，在进样装置1的排气出口23处安装有采样泵2。本实施例中，采用后置采样泵，不会对进入进样装置1中的待测样品产生污染。

本实施例中，便携式质谱仪用于分析大气中的VOC污染物质的种类和浓度，采样泵2为抽气泵。并且，薄膜支架311上安装有PDMS薄膜，密封垫圈32采用O型密封圈，通过螺纹连接调节O型密封圈包裹薄膜支架311的紧密程度，来保证进样装置整体的密封性。由于PDMS薄膜具有选择透过性，第一模块A1和第二模块A2之间存在气压差，薄膜支架与第一凹槽之间的匹配设置能够有效避免PDMS薄膜在气压差的作用下破裂。

将进样装置1通过管道气路连接到便携式质谱仪的真空腔上，在抽气泵的抽气作用下，空气经由采样入口21进入进样装置1中，流经PDMS薄膜处时，由于进样装置1的气压高于真空腔中的压力，空气中的VOC物质经由PDMS薄膜通过进样口22顺利扩散到真空腔中进行分析，而空气中的无机物组分无法穿透PDMS薄膜。采样完成后的空气经由排气出口23排出。

本实施例中，利用PDMS薄膜对空气中VOC组分的选择透过性，显著提高了便携式质谱仪的灵敏度，并且，O型密封圈的设置能够有效保持便携式质谱仪真空腔与进样装置之间的压力差，降低抽气泵的能耗。在进样完成后，仅需要断开真空腔与进样装置之间的气路管道，并关闭真空腔的进样口即可，操作过程灵活便捷，非常适用于便携式质谱仪的分析过程。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种便携式质谱仪的进样装置，其特征在于，所述进样装置包括第一模块、第二模块、薄膜模块、密封垫圈；

所述第一模块上设置有第一凹槽、进样口和螺钉孔，所述进样口位于所述第一凹槽覆盖的范围内；

所述第二模块上设置有第二凹槽、采样入口和通孔，所述采样入口与所述第二凹槽连通，所述螺钉孔与所述通孔位于所述第一模块和所述第二模块相对应的位置上；

所述薄膜模块包括薄膜支架和薄膜，所述薄膜支架的两个相对端的表面上设置有一个或多个贯通的孔，所述两个相对端的其中一端装入所述第一凹槽内，且与所述第一凹槽卡接，另一端上安装有所述薄膜；

所述薄膜模块装有薄膜的一端装入所述第二凹槽内，所述密封垫圈位于所述薄膜模块与所述第二凹槽之间。

2.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述第一模块上还设置有第一定位孔，所述第二模块上还设置有第二定位孔，并且，所述第一定位孔和所述第二定位孔分别位于所述第一模块和所述第二模块相对应的位置上。

3.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述第一凹槽包括外环和内环，其中，所述外环的直径大于所述内环的直径，所述内环的深度大于所述外环的深度，并且，所述外环的直径与所述薄膜支架的外径相同。

4.根据权利要求3所述的进样装置，其特征在于，所述第二凹槽为圆环状，所述密封垫圈为O型密封圈，所述O型密封圈卡合在所述圆环状的第二凹槽中。

5.根据权利要求4所述的进样装置，其特征在于，所述O型密封圈的内径略大于所述薄膜支架的外径。

6.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述薄膜为选择性透过膜；优选的，所述选择性透过膜为PDMS薄膜。

7.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述薄膜为反渗透膜。

8.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述第二模块上设置有排气出口，所述排气出口与所述第二凹槽连通。

9.一种便携式质谱仪，其特征在于，所述便携式质谱仪的真空腔与所述权利要求1-8任一所述的进样装置通过所述进样口连通。

10.根据权利要求9所述的便携式质谱仪，其特征在于，所述真空腔与所述进样口之间通过气路连通。