CN113286996A - 粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法 - Google Patents

粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法 Download PDF

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Abstract

根据本发明的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法，通过将试样浓缩管快速均匀地加热到脱附目标温度而能够准确控温，使管内吸附剂的局部温差最小化，从而具有可以在吸附剂的任何部位使所吸附的试样几乎同时脱附的效果。此外，可以防止由于过热导致的吸附剂的热变性，使化学噪声最小化，不仅具有再生性极佳的优点，还具有低廉、经济、能效优异的效果。

Description

粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管、包括其的分析装置及 利用其的分析方法
技术领域
本发明涉及粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管和包括其的分析装置及利用其的分析方法。
背景技术
一般情况下，测量空气中的气体试样的方法大多使用气相色谱仪(Gaschromatography，GC)、质谱仪(Mass spectrometer，MS)等分析设备，但在气体极微量的情况下，由于检测器的检测极限，而存在难以测量的问题。
因此，进行了用于提高检测器传感器本身的灵敏度的各种研究。但是，灵敏度在一定水平以上时，容易受到外界的影响，因此噪声不可避免增加。为了解决上述问题，在气相色谱仪、离子迁移谱仪(ion mobility spectrometry)等之类的高灵敏度分析装置中，使用用于使低浓度的试样浓缩为高浓度的试样浓缩装置。
具体而言，试样浓缩装置使用冷阱(Cold trap)法和利用吸附剂的方法。冷阱法是将浓缩管冷却成低温，使气体试样冷凝而凝集后再次升高温度，来气化为气体形态的方法，而利用吸附剂的方法是在常温或常温以下的温度下使挥发性物质吸附于吸附剂，并将其高温加热来脱附的方法。
在利用吸附剂的试样浓缩装置中，为了防止用于试样吸附的吸附剂的热损伤，而应快速、均匀、准确地升至脱附温度才是理想的。由于待检测试样越是极微量，检测与否越取决于吸附/脱附特性，因此要求如上所述的高性能。特别是，虽然为了高效的分析而需要短的热脱附时间和高的升温速度，但是必须防止由于过热对吸附剂施加的热冲击所导致的吸附剂变性的问题。例如，在对吸附剂施加太高的热时，吸附剂或吸附物质变性，以致不能正常地执行所吸附的物质的分析。
现有的试样浓缩装置开发成在供试样容纳的管的外表面缠绕有热线的结构，在为了试样的脱附而加热时，热线发生线膨胀，而与管的紧贴性下降，因此实际上难以准确控制试样温度，在有效地将热量传递到浓缩管方面存在局限性。
现有技术文献
专利文献
KR10-1814964B1(2017.12.27)
发明内容
技术课题
本发明的目的在于，提供一种能够快速且准确地将温度升至试样吸附剂的脱附温度的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法。
本发明的另一目的在于，提供一种无论吸附剂位于从管的内表面部到管的中心部为止的任何部分，热能都能够有效地从管的外表面部进行传递，由此使具备于管内的多个吸附剂的温差最小化，从而能够对试样吸附剂施加均匀的温度的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法。
本发明的另一目的在于，提供一种通过精密控制吸附剂至目标温度，防止被吸附的试样和吸附剂的热变性，从而使化学噪声最小化的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法。
本发明的另一目的在于，提供一种既能够进行精密的温度控制又能够进行快速的加热，并且再生性优异的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法。
本发明的另一目的在于，提供一种低廉、经济、并且能效优异的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法。
课题的解决方法
根据本发明的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管包括：管，具有供用于吸附挥发性物质的吸附剂填充的内部结构；发热层，包括粘合于上述管的外周面的耐热面状发热体；以及电极层，形成于上述发热层的外周面。
在本发明的一个例子中，可以为：上述管为电绝缘材质，或者管的形成发热层的外周面包括电绝缘层。
在本发明的一个例子中，可以为：上述管具有包括内周面部和外周面部的管型结构，上述内周面部为金属材质，上述外周面部包括上述内周面部被阳极氧化而形成为金属氧化物的电绝缘层。
根据本发明的一个例子的试样浓缩管可以为：还包括形成于上述管的敞开部并且形成有多个孔隙的耐热透气性密封构件。
在本发明的一个例子中，可以为：上述发热层形成为包围上述管的外周面的管型。
在本发明的一个例子中，可以为：上述电极层形成为包围上述发热层的外周面的管型。
在本发明的一个例子中，可以为：上述电极层包括第一电极层和第二电极层，上述第一电极层和上述第二电极层形成于上述发热层的两端部。
在本发明的一个例子中，可以为：上述面状发热体包含碳纳米管或碳纳米管-金属复合物，这时，上述金属包括选自银、铂、金、铜、镍、铁和钴等中的任一种或两种以上。
在本发明的一个例子中，可以为：上述发热层的面电阻为2至15Ω/sq。
在本发明的一个例子中，可以为：上述发热层的平均厚度为20至100μm。
根据本发明的一个例子的试样浓缩管可以为：还包括具备于上述管的外周面上或内周面上的温度测量部。
在本发明的一个例子中，可以为：在上述管的内周面上具备供空气中的挥发性物质吸附和浓缩的吸附剂。
根据本发明的一个例子，可以为：包括使用粘合有上述耐热面状发热体的试样浓缩管的挥发性物质分析装置。
根据本发明的一个例子的挥发性物质分析装置可以包括：上述试样浓缩管，包括具备于管的外周面上或内周面上的温度测量部；检测部，供试样从上述试样浓缩管流入；以及控制部，从上述温度测量部接收对上述管内部的温度的测量值，并将上述测量值与预设值进行比较，来调节对电极层施加的电压。
根据本发明的一个例子的挥发性物质分析方法可以包括以下步骤：s1)将适合于要浓缩的试样的吸附剂收容于上述管的内部；s2)用形成有多个孔隙的耐热透气性密封构件来密封上述管的敞开部；s3)使含有试样的气体在上述管的内部通过而使上述试样吸附和浓缩于上述吸附剂；s4)对上述电极层施加电压，来使浓缩试样从上述吸附剂热脱附；以及s5)使热脱附后的上述浓缩试样流入检测部以进行分析。
发明效果
根据本发明的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法，使测量值与试样的实际温度值的偏差最小化，从而具有能够进行向目标温度的精密控制的效果。
根据本发明的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法，无论吸附剂位于从管的内表面部到管的中心部为止的任何部分，热能都能够有效从管的外表面部进行传递，由此使管内试样收容空间内局部的温差最小化，从而具有使位于试样收容空间的任何部位的多个吸附剂具有均匀的温度的效果。
根据本发明的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法，能够进行向目标温度的均匀且准确的控制，从而具有防止用于试样吸附的吸附剂的热变性而使化学噪声最小化的效果。
根据本发明的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法，还具有能够快速加热到脱附温度，并且再生性优异的效果。
根据本发明的试样浓缩管、包括其的分析装置及利用其的分析方法，具有低廉、经济且能效优异的效果。
即使是本发明中未明确提及的效果，也如本发明的说明书中记载的那样取得了根据本发明的技术特征而预期的说明书中记载的效果和其暗含的效果。
附图说明
图1是表示根据本发明的试样浓缩管的图。
图2是表示根据本发明的试样浓缩管的剖面立体图。
图3是根据本发明的包括具有通过隔壁而形成的多个试样收容空间的管的试样浓缩管的剖面立体图。
图4是根据本发明的耐热面状发热体粘合于玻璃材质的管的试样浓缩管的实际图像。
图5是利用红外相机拍摄本发明的图4所示的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管的发热状态的实际图像。
[符号说明]
100：管，110：内周面部，
120：外周面部，130：试样收容空间，
131：第一试样收容空间，132：第二试样收容空间，
133：第三试样收容空间，140：隔壁，
200：发热层，300：电极层，
310：第一电极层，320：第二电极层。
具体实施方式
下面，参考附图对根据本发明的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管和包括其的分析装置及利用其的分析方法详细地进行说明。
本说明书中记载的附图是为了可以向本领域技术人员充分地传递本发明的思想而作为例子提供的。因此，本发明不限定于所示出的附图，也可以具体化成其它形式，为了使本发明的思想清楚，上述附图可以扩大来进行图示。
就本说明书中所使用的技术用语和科学用语而言，只要没有其它定义，就具有本领域技术人员通常理解的意思，下述的说明和附图中省略了对于可能不必要地使本发明的主旨模糊的功能和构成的说明。
本说明书中所使用的用语的单数形式只要没有特别的指示，就可以解释为包括复数形式。
本说明书中提到的s1、s2、s3、...；a1、a2、a3、...；b1、b2、b3、...；a、b、c、...；等指称各步骤的用语本身只用于指称某个步骤、方法等，不解释为表示该用语所指称的各对象的顺序关系。
本说明书中没有特别提及而使用的％的单位，在没有其它定义的情况下表示重量％。
本说明书中提到的“层”或“膜”这样的用语是指各材料形成连续体(continuum)，并且与宽度和长度相比，厚度具有相对小的尺寸(dimension)。因此，在本发明中，不应因用语“层”或“膜”而解释为二维扁平平面。
根据本发明的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管包括：管100，具有供用于吸附挥发性物质的吸附剂(Sorbent)填充的内部结构；发热层200，包括粘合于上述管100的外周面的耐热面状发热体；以及电极层300，形成于上述发热层200的外周面。
上述挥发性物质是指包括通常的试样分析仪中所要分析的能够以气相存在的无机化合物、有机化合物等的物质。具体而言，挥发性物质可以例举包含可以向大气中挥发的烃化合物在内的有机化合物，作为具体例，有苯、甲醛、甲苯、二甲苯、乙烯、苯乙烯、乙醛等无限多的种类。作为无机化合物的例子，有盐酸、氢氟酸、氨、硫化氢等各种物质。即，本说明书中提到的挥发性物质可以是具有挥发性而可以以气相存在的能够检测的所有物质的统称。
对于上述管100的几何结构，只要是在内部具有试样收容空间130，并且具有试样可以流入上述试样收容空间130的敞开部的结构就无妨。即，如上所述，管100可以是指管型的结构体，这时，管的两侧端可以是开口的。管100的一侧端的形状，即，与管100的长度方向垂直的方向上的管100的剖面形状不受限制，通常可以是圆形。除了圆形以外，上述形状为椭圆形、n角形(n为2以上)、星形、弯曲度彼此不同的多个圆弧彼此连接而成的形状、一条以上的线与一个以上的圆弧彼此连接而成的形状等各种形状也无妨。
上述管100的内径大体上不受限制，虽然满足1至5mm就可以将热能有效率且有效果地传递至试样，但不应解释为本发明必须受限于此。此外，管100的长度、厚度由于是可以根据分析装置的规格或具体用途(携带用、实验用、大规模设施测量用等)等适当地进行调节的部分，因此不受限制，作为一个具体的例子，可以举出具有2至7mm的外径的管100。
上述管100的材质从光学的角度可以大体分为透明材质或不透明材质。从易于识别试样或吸附剂等的角度可以选择透明材质，作为具体例，可以举出具有经受250℃，最好经受350℃以上的温度的耐热玻璃、耐热透明高分子材料等。作为不透明材质的具体例，可以举出陶瓷材料、金属材料、金属氧化物材料、热固性高分子材料等。
上述管100优选为具有绝缘性，以防止对电极施加的电流经过发热层200而通向管100。管100的材质为金属时，形成有发热层200的金属管100的外周面包括电绝缘层，即，绝缘层可以以覆盖金属层的方式形成。通过电极，电流经过发热层200而施加到管100时，即，电流施加到电阻值接近0的管时，电路可能烧毁，因此可能发生发热层的加热不能实现的问题。作为非限制性的一个例子，具有使对发热层200施加的电流不流入管100的结构，或者可以附加起到这样的作用的构件，在为不发生上述问题的结构时，管100本身的材质可以不受限制。在这里指出的绝缘是指电流实质上不通过的特性，即，通常所说的电阻非常高。
如上所述，形成有发热层200的管100的外周面可以优选为具有绝缘性，在可以进一步提高能效、温度控制的精密性和再生性等方面，优选上述管100可以具有包括电绝缘层的结构，该电绝缘层包括导热性良好的金属和该金属被阳极氧化而成的多孔阳极氧化膜(Porous anodic oxide film，PAOF)。作为一个优选的例子，上述管100可以具有包括内周面部110和外周面部120的管型结构，上述内周面部110可以是铝金属，上述外周面部120可以是上述铝金属被阳极氧化而形成的铝系多孔阳极氧化膜。
另外，上述管为铝金属时，作为一个优选的例子，内周面部110和外周面部120的厚度大体上不受限制，但内周面部110的厚度优选为200至1000μm，外周面部120的厚度优选为0.1至20μm，具体而言，可以为0.3至10μm，更具体而言，可以为0.5至5μm。满足该数值范围时，可以在提高温度控制的精密性的同时使流入内周面部110的电流最小化，从而具有能效更优异且温度控制的精密性进一步提高的效果。
被阳极氧化而形成的铝系多孔阳极氧化膜，可以通过作为金属表面处理技术中的一种的阳极氧化技术(Anodization)而形成，利用此技术，就可以使用包括形成有各种规则性的纳米结构的金属表面的管100。
作为一个优选的例子，上述管100的内部，即，试样收容空间130可以包括通过具备一个或两个以上的隔壁140而形成的第一至第n试样收容空间。在这里，上述n为2以上的自然数，作为一个具体的例子，可以从2至20中选择，但当然不受限于此。这时，上述隔壁140可以使用与上述管的材质相同或不同的物质，在为金属等导热率优异的物质时，则更优选。为了以高灵敏度检测空气中微量存在的各种物质并降低检测限(Limit of Detection)，必须使大量的空气通过管内进行吸附并使其脱附而进行分析。为此，可以使用大量的吸附剂，因此可以要求增加管内径。然而在这种情况下，由于位于各部分的吸附剂之间传递的热能随着从管的内周面部朝向管的中心部越发减少，因此必然诱发局部的温差。因此，由于热量传递到吸附剂的时间差，挥发性物质难以同时热脱附，这不仅限制了用于分析的瞬时浓度的最大化，还显著降低了精密性。但是，如上所述，在上述管100的内部包括通过具备一个或两个以上的隔壁140而形成的第一至第n试样收容空间(上述n为2以上的自然数)的情况下，热能可以从发热层200通过导热性良好的金属结构体快速有效地传递到各试样收容空间中所填充的吸附剂。因此，可以同时脱附吸附剂所吸附的挥发性物质，因此具有能够分析微量的挥发性物质的效果。即，由于在发热层200中转化的热能与管100粘合，因此能够无热阻地直接通过导热率高的管而有效率地传递到各试样收容空间内的吸附剂，从而可以以高的能效将试样热脱附，提高吸附剂的稳定性，并且可以提高再生性。
上述隔壁140的形状和结构大体上不受限制，只要是以能够供吸附剂具备于各试样收容空间的方式与管的内周面连接而分隔各试样收容空间的形状和结构就无妨。作为一个具体的例子，可以以与管100的长度方向垂直的方向上的管100的剖面具有圆形、椭圆形、n角形(n为2以上)、星形、弯曲度彼此不同的多个圆弧彼此连接而成的形状、一条以上的线与一个以上的圆弧彼此连接而成的形状等各种形状的方式形成隔壁140。作为一个优选的例子，如图3所示，可以举出包括多个6角形孔而形成的蜂窝结构，这时，除了上述效果之外，即便包括多个孔也可以确保高的结构稳定性，在这一方面更好。
如上所述，根据本发明的试样浓缩管可以包括具备于上述管100的内周面，并且吸附或浓缩挥发性物质的吸附剂。通常，在常温或常温以下的温度下，气体试样以检测所需的量吸附于吸附剂后，通过利用加热的热脱附，试样气化成气体形态，而被检测和分析。因此，要求精密地控制试样的温度，这时，通过使用根据本发明的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管，可以实现精密的温度控制和防止吸附剂的热损伤。吸附剂的具体种类由于是通过试样浓缩进行的分析技术领域中广为公知的事项，因此大体上不受限制。作为一个具体的例子，上述吸附剂可以使用比表面积为10至2000m2/g，密度为0.2至0.8g/cm3的吸附物质，材质方面，可以举出芳香族系聚合物等热固性高分子材料、活性炭、石墨等碳材料等作为例子。
在本发明的一个例子中，上述管100的内周面可以经亲水性或疏水性表面处理，以使试样或吸附剂不被吸附。作为疏水性表面处理的例子，可以举出氟系化合物等的涂层，作为亲水性表面处理的例子，可以举出利用水蒸气、氮气等的等离子处理、酸处理等。但是，这只作为一个例子来说明，各种处理方法的具体的例子参考公知的文献即可，因此本发明当然不受限于此。
吸附剂虽然能够反复使用，但由于如上述那样的热损伤或者经常使用时可能变性(Degradation)，因此应周期性更换。因此，浓缩管应易于从分析设备上拆卸及安装，为了最小化这时可能发生的问题，结构不应复杂，特别是要求即使在大的物理冲击下也可以进行抵抗的各层的坚固的紧贴度。因此，根据本发明的粘合有耐热面状发热体的浓缩管，通过包括具有碳纳米管或碳纳米管-金属复合物的面状发热层200，从而即使在各种变量下也可以期待高的稳定性。
吸附剂可以填充于管100的内部而被收容，既可以以密封管100内部的方式填充，也可以以不密封的方式填充。
如上所述，由于需要试样流入管100的内部并吸附于吸附剂，因此优选为管100的敞开部可以根据需要进行密封，作为这种手段，根据本发明的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管还可以包括能够开闭的密封构件。具体而言，根据本发明的一个例子的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管，还可以包括形成于上述管100的敞开部，具体而言形成于敞开的两个端部，并且形成有多个孔隙的耐热性的透气性密封构件。上述密封构件既可以结合于管100的敞开的两端而密封管100的内部，也可以收容在管100的两端部例如收容在比两端更靠内侧的位置而密封管100的内部。对于上述空隙的大小，只要是空气可以通过的大小且吸附剂等可以被固定的程度就无妨。此外，对于密封构件的材质，也只要是可以在脱附温度以上的温度下使用的材质就不受限制，例如，可以举出玻璃纤维等。
上述发热层200只要包含选自碳纳米管和碳纳米管-金属复合物中的任一种或更多种的面状发热体就无妨，作为一个例子，可以形成为碳纳米管系耐热面状发热体。上述面状发热体是指在通电流时可以以350℃左右稳定地发热，可以形成于发热层而具有层状结构。其形成方法不受限制，例如，可以是涂覆面状发热体的液态组合物并干燥(热处理)而形成的薄膜(film)。这时，涂覆条件(温度、湿度、时间等)、干燥(热处理)条件(温度、湿度、时间等)由于是本领域技术人员可以适当地调节的部分，因此不受限制。
这样的面状发热体的具体例参考KR10-1447478B1、KR10-1313149B1等即可，例如，上述发热层200可以包括由AccuPasteTM CNT Heating Paste(TC-1010，Bioneer)等形成的面状发热体。但是，这只是作为一个优选的例子来说明的，除此以外，也可以使用各种面状发热体。
作为一个具体的例子，上述面状发热体可以由后述的发热组合物形成。上述发热组合物可以包含碳纳米管或碳纳米管-金属复合物、以及有机硅粘合剂。具体而言，发热组合物可以包含20至80重量％的碳纳米管或碳纳米管-金属复合物、和20至80重量％的有机硅粘合剂。上述有机硅粘合剂在100重量％的粘合剂中可以含有0.1至10重量％的硅醇基，苯基相对于甲基的比率可以为0.3至2.5摩尔比。上述碳纳米管-金属复合物中所含有的金属大体上不受限制，作为一个例子，可以包含选自银、铂、金、铜、镍、铁、钴和铝等中的任一种或两种以上。相对于上述碳纳米管-金属复合物100重量份，上述碳纳米管-金属复合物中所含有的金属的含量可以包含1至80重量份。此外，上述发热组合物还可以包含选自有机粘合剂、分散剂和有机溶剂等中的任一种或两种以上。上述有机粘合剂可以是选自乙基纤维素、硝化纤维素和它们的混合物中的任一种或更多种，上述分散剂可以包含选自含氨基的低聚物或聚合物的亚磷酸酯盐、磷酸的单酯或二酯、酸性二羧酸单酯、聚氨酯-多胺加合物、聚烷氧基化单胺或二胺中的任一种或两种以上，上述有机溶剂可以包含选自丙酮、甲乙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、聚乙二醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、己烷、环己酮、甲苯、氯仿、二氯苯、二甲苯、三甲苯、吡啶、甲基萘、硝基甲烷、丙烯腈、十八胺、苯胺、二甲基亚砜、二乙二醇二甲醚和松油醇中的任一种或两种以上。发热组合物在还包含有机粘合剂、分散剂、有机溶剂等时，其组成比大体上不受限制，作为一个例子，可以包含1至50重量％的碳纳米管或碳纳米管-金属复合物、1至20重量％的有机粘合剂、1至30重量％的有机硅粘合剂、1至20重量％的分散剂和1至90重量％的有机溶剂。将这样的发热组合物涂覆于管100，来形成包括面状发热体的发热层200，或者也可以将由发热组合物制造的发热片通过粘合等方法在管上形成包括面状发热体的发热层200。但是，这只是作为一个优选的例子来说明的，本发明当然不受限于此。
在现有的缠绕有热线的形态的试样浓缩管中，由于热线的线膨胀，热线与管100不紧贴，引起部分性的间隔现象，由于间隔部分的热阻大，因此存在加热管时耗时长，加热速度不均匀的问题。在本发明中，由于在管100均匀地粘合有发热层200，因此如图5所示，热能可以快递且均匀地进行传递。上述发热层200可以包含碳纳米管或碳纳米管-金属复合物，并且包含有机硅粘合剂。此外，上述发热层200在包含碳纳米管-金属复合物的情况下，其金属可以包括选自银、铂、金、铜、镍、铁、钴和铝等中的任一种或两种以上。
上述发热层200的面电阻越低越好，例如，可以是2至15Ω/sq，但这只是一个优选的例子，本发明当然不受限于此。
在本发明的一个例子中，上述发热层200可以形成为包围上述管100的外周面的形状，上述电极层300也可以形成为包围上述发热层200的外周面的形状。这时，既可以是完全包围各对象的外周面的管型结构，也可以是未完全包围的形状。作为一个优选的例子，上述发热层200可以形成为包围上述管100的外周面的管型，上述电极层300也可以形成为包围上述发热层200的外周面的管型。
上述发热层200的厚度与电阻成反比，只要是可以从电极层300接收电能并转化为热能并传递至管100的程度就无妨，例如，可以是20至100μm。但是，这只是作为一个具体的例子来说明的，不解释为本发明必须受限于此。
上述电极层300只要是可以将电压施加于上述发热层200，电极层300的材质、电极层300形成于发热层200的结构、形状就大体上不受限制，但是上述电极层300可以包括第一电极层310(300)和第二电极层320(300)。这时，上述第一电极层310(300)和上述第二电极层320(300)可以彼此隔开间隔形成于上述发热层200的外周面，优选地，可以形成于发热层200的两端部。第一电极层310(300)和第二电极层320(300)的形成位置，只要是能够对各电极层300施加电压来加热发热层200的程度，就大体上不受限制，例如，可以例示出分别形成于发热层200的两端部的示例。此外，第一电极层310(300)和第二电极层320(300)的间隔距离，可以考虑管100和发热层200的长度、各电极层300的面积等各种变量而进行调节，因此大体上不受限制。
上述电极层300只要是由通常所使用的电极形成的就无妨，例如，可以由铜、铁等导电物质形成，但当然，本发明不受限于此。此外，根据情况，从为了提高能效方面，还可以形成覆盖金属层的贵金属层。作为用于贵金属层的金属的例子，可以举出金、铂金等，但除此以外，只要是可以提高能效的贵金属就可以不受限制地使用。
对于上述电极层300的厚度，只要是可以稳定地结合于管且可以将电施加至发热层的程度就无妨，例如，可以为50μm至5mm，具体而言，可以为100μm至1000μm，但当然不受限于此。
上述电极层300可以通过各种方法与发热层200接触而形成，例如，可以利用电镀法、电刷镀法、真空蒸镀法等形成，或者可以将金属环用导电环氧树脂等固定而形成，但是通过除此以外的各种方法形成也无妨，因此当然本发明不受限于此。
根据本发明的一个例子的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管，还可以在上述发热层200的外周面包括用于保护发热层的绝缘层。
根据本发明的一个例子的粘合有耐热面状发热体的试样浓缩管，还可以包括具备在上述管100的外周面上或内周面上的温度测量部。上述温度测量部只要是可以检测温度的传感器就无妨，作为一个具体的例子，可以使用选自接触式温度传感器和非接触温度传感器中的任一种或更多种，上述接触式温度传感器包括选自热电偶(Thermocouple)温度传感器、电阻温度传感器(Resistive temperature detector，RTD)和热敏电阻(Thermistor)温度传感器等中的任一种或两种以上，上述非接触式温度传感器包括红外线温度传感器等。
根据本发明的挥发性物质分析装置包括粘合有上述耐热面状发热体的试样浓缩管。具体而言，根据本发明的一个例子的挥发性物质分析装置可以包括：试样浓缩管，包括具备在管100的外周面上或内周面上的温度测量部且粘合有上述耐热面状发热体；检测部，供试样从上述试样浓缩管流入；以及控制部，从上述温度测量部接收对上述管100内部的温度的测量值，将上述测量值与预设值进行比较，来调节对电极层300施加的电压。
上述检测部可以是指能够检测并分析试样的装置，其由于是气体试样分析技术领域中广泛公知的，因此不受限制。作为一个例子，检测部可以包括气相色谱仪(Gaschromatography，GC)、质谱仪(Mass spectrometer，MS)、离子迁移谱仪(ion mobilityspectrometry)等检测/分析装置。
上述控制部可以通过温度测量部监测温度，可以通过电流或电压控制装置等进行反馈，来将管100的温度控制为目标温度。具体而言，控制部可以执行在来自温度测量部的测量值比预设值小时增加对电极层300施加的电压，在测量值比预设值大时减少对上述电极层300施加的电压的作用。
根据本发明的一个例子的挥发性物质分析方法可以包括以下步骤：s1)将适合于要浓缩的试样的吸附剂收容于上述管100的内部；s2)用形成有多个孔隙的耐热透气性密封构件密封上述管100的敞开部；s3)使含有试样的气体在上述管100的内部通过而使上述试样吸附和浓缩于上述吸附剂；s4)对上述电极层300施加电压，来使浓缩试样从上述吸附剂热脱附；以及s5)使上述热脱附的浓缩试样流入检测部以进行分析。
在上述s3)步骤中，对于试样浓缩时的温度，只要是试样能够冷凝并以液态或固态吸附于吸附剂的程度就无妨，通常为常温，作为一个例子，可以举出0至25℃。但除此以外，只要是试样能够被吸附的温度就大体上不受限制。
在上述s4)步骤中，对于试样热脱附时的温度，只要是试样能够从吸附剂脱附并流入外部的程度就无妨，作为例子，通常可以举出100至350℃，但其可以根据试样的种类而不同，因此不受限于此。

Claims (14)

1.一种试样浓缩管，其中，
包括：
管，具有供用于吸附挥发性物质的吸附剂填充的内部结构；
发热层，包括粘合于所述管的外周面的耐热面状发热体；以及
电极层，形成于所述发热层的外周面。
2.根据权利要求1所述的试样浓缩管，其中，
所述管为电绝缘材质，或者管的形成发热层的外周面包括电绝缘层。
3.根据权利要求2所述的试样浓缩管，其中，
所述管具有包括内周面部和外周面部的管型结构，
所述内周面部为金属材质，所述外周面部为所述内周面部被阳极氧化而形成为金属氧化物的电绝缘层。
4.根据权利要求1所述的试样浓缩管，其中，
所述管的内部还包括用于固定吸附剂的形成有多个孔隙的耐热透气性密封构件。
5.根据权利要求1所述的试样浓缩管，其中，
所述发热层形成为包围所述管的外周面的管型，所述电极层形成为包围所述发热层的外周面的管型。
6.根据权利要求5所述的试样浓缩管，其中，
所述电极层包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层彼此隔开间隔而形成于所述发热层的两端部。
7.根据权利要求1所述的试样浓缩管，其中，
所述发热层包括面状发热体，所述面状发热体包括选自碳纳米管和碳纳米管-金属复合物中的任一种或更多种，
所述碳纳米管-金属复合物的金属包括选自银、铂、金、铜、镍、铁、钴和铝中的任一种或两种以上。
8.根据权利要求7所述的试样浓缩管，其中，
所述发热层的面电阻为2至15Ω/sq。
9.根据权利要求1所述的试样浓缩管，其中，
所述发热层的平均厚度为20至100μm。
10.根据权利要求1所述的试样浓缩管，其中，
还包括具备于所述管的外周面上或内周面上的温度测量部。
11.根据权利要求1所述的试样浓缩管，其中，
在所述管的内周面上具备供挥发性物质吸附或脱附的吸附剂。
12.一种挥发性物质分析装置，其包括权利要求1至11中任一项所述的试样浓缩管。
13.根据权利要求12所述的挥发性物质分析装置，其中，
包括：
所述试样浓缩管，包括具备于管的外周面上或内周面上的温度测量部；
检测部，供试样从所述试样浓缩管流入；以及
控制部，从所述温度测量部接收对所述管内部的温度的测量值，并将所述测量值与预设值进行比较，来调节对电极层施加的电力。
14.一种挥发性物质分析方法，利用权利要求1至11中任一项所述的试样浓缩管，其中，包括以下步骤：
s1)将适合于要浓缩的试样的吸附剂收容于所述管的内部；
s2)用形成有多个孔隙的耐热透气性密封构件来密封所述管的敞开部；
s3)使包含试样的气体在所述管的内部通过而使所述试样吸附和浓缩于所述吸附剂；
s4)对所述电极层施加电压，来使浓缩试样从所述吸附剂热脱附；以及
s5)使热脱附后的所述浓缩试样流入检测部以进行分析。
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