CN207816615U - 半挥发性、难挥发性物质采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种半挥发性、难挥发性物质采集装置，包括喷气嘴、前腔体及收集体；喷气嘴用于向样品附着面喷气；前腔体上端具有供气流进入该前腔体内部的上端口；收集体固定连接于前腔体的下端，内部设有上下共轴线排列的圆筒腔和圆锥腔，底部设有用于排出样品的样品出口；收集体上设有多个进气通道，进气通道相对于圆筒腔的轴线呈非共面斜向下设置，以使气流在圆筒腔内形成向下方旋转运动的气旋；收集体上还设有用于连接抽气泵的抽气通道，抽气通道的排出口由圆筒腔的顶部向下延伸至圆筒腔内；圆锥腔使气旋与样品颗粒分离后折返向上并从抽气通道的排出口排出。本装置没有活动部件，成本低廉；本装置耐高压采样效率高。
Description
技术领域
本实用新型属于安全检测技术领域，涉及一种对半挥发性、难挥发性物质的采样装置，适用于离子迁移谱仪(IMS)、气相色谱-离子迁移谱联用仪(GC-IMS)、气相色谱仪(GC)、质谱仪(MS)、以及气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪等用于现场的快速采样分析。
背景技术
近年来离子迁移谱仪(IMS)技术得到了迅猛发展，在检测速度，灵敏度，小型化、便携式等方面体现出了独特的优势，基于IMS技术的仪器将是未来安全检测技术的重要发展方向。采用IMS技术进行在线检测，样品首先要通过采样装置，采样装置和方法的好坏不仅会影响IMS的应用范围，而且还会影响其对被检物质的响应灵敏度，因此高效的采样装置是决定IMS性能的关键技术之一。
中国实用新型专利CN 105590827B公开了一种对颗粒物的进样装置，富集膜套设在金属导管上，通过对金属导管加热和冷却的方式，依据低温富集高温热解析的原理进行富集采样，实现了准在线模式下的分析检测。由于加热后的制冷过程费时，很难在3分钟内完成快速的升降温过程，不适用于安全检查领域的现场快速检测。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、维修方便、能够快速收集样品的半挥发性、难挥发性物质采集装置。
本实用新型的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本实用新型的实践而习得。
根据本实用新型的一个方面，一种半挥发性、难挥发性物质采集装置，包括喷气嘴、前腔体及收集体；喷气嘴用于向样品附着面喷气以产生裹挟有样品颗粒的气流；前腔体上端具有供所述气流进入该前腔体内部的上端口；收集体固定连接于所述前腔体的下端，内部设有上下共轴线排列的圆筒腔和圆锥腔，底部设有用于排出样品的样品出口；所述圆筒腔和圆锥腔的轴线为竖直轴线；所述圆锥腔的大端与圆筒腔连通，小端连通至所述样品出口；所述收集体上设有多个用于使所述气流由前腔体进入圆筒腔的进气通道，所述进气通道相对于圆筒腔的轴线呈非共面斜向下向内设置，以使气流在圆筒腔内形成向下方旋转运动的气旋；所述收集体上还设有用于连接抽气泵的抽气通道，所述抽气通道的排出口由圆筒腔的顶部向下延伸至圆筒腔内；所述圆锥腔使所述气旋与样品颗粒分离后折返向上并从抽气通道的排出口排出。
根据本实用新型的一实施方式，所述喷气嘴喷射的气流为脉冲式气流。
根据本实用新型的一实施方式，所述前腔体由惰性金属或玻璃材质制成。
根据本实用新型的一实施方式，所述抽气通道内的气体流速不小于样品出口处气体流速的10倍。
根据本实用新型的一实施方式，所述样品出口下方连接有可供样品颗粒通过并能够对大颗粒杂质进行过滤的过滤装置。
根据本实用新型的一实施方式，所述喷气嘴为窄缝型。
由上述技术方案可知，本实用新型的优点和积极效果在于：
本实用新型采集装置，前腔体内的气流进入圆筒腔内并形成气旋，以使样品颗粒在旋转过程中通过重力和离心力作用从样品出口排出，结构简单、成本低廉；本装置没有活动部件，成本低廉；本装置耐高压(包括正压和负压)，从进气通道进入的含颗粒气体可为高压气体；本装置采样效率高。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是本实用新型一实施方式的半挥发性、难挥发性物质采集装置的示意图；
图2是用于显示图1内气流方向的示意图。
图中：1、样品附着面；2、喷气嘴；3、前腔体；4、进气通道；5、圆筒腔；6、圆锥腔；7、样品出口；8、排出口；9、抽气通道；10、收集体。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
参见图1及图2，本实用新型实施方式公开了一种半挥发性、难挥发性物质采集装置，用于对样品附着面1表面的样品进行收集，以供后续的分析仪器进行分析检验，适用于在安全检测技术领域的离子迁移谱仪(IMS)、气相色谱-离子迁移谱联用仪(GC-IMS)、气相色谱仪(GC)、质谱仪(MS)、以及气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪等用于现场的快速采样分析。
本装置包括喷气嘴2、前腔体3及收集体10；喷气嘴用于向待检测的样品附着面1喷射高速气流，以将样品颗粒从样品附着面1吹扫下来，产生裹挟有样品颗粒的气流。该喷气嘴2较佳可为窄缝型，其吹出的气流呈比较薄的“刀片状”。进一步地，该喷气嘴2所喷射的气流可为脉冲式气流，即其在一个样品采集流程开始时，喷射持续一段时间后立刻关闭。该喷气嘴2可连接至泵或者空气压缩机。
前腔体3为喇叭状结构，其内表面为光滑表面。前腔体3上端为上端口，下部为下端口，上端口的直径较下端口大。上端口供喷气嘴2喷射的气流进入该前腔体3内部。在使用时，将待检测的样品附着面1置于前腔体3的上方，并使前腔体3的轴线尽量与样品附着面1保持垂直，同时该前腔体3的上端口尽量靠近样品附着面1，以尽可能多的收集气流。该前腔体3由惰性金属或玻璃材质制成。
收集体10大致呈圆柱状结构，该收集体10的顶部固定连接于前腔体3的下端。在收集体10的内部设置有上下共轴线排列的圆筒腔5和圆锥腔6，底部设有用于排出样品的样品出口7。该圆筒腔5和圆锥腔6的轴线为竖直轴线。圆锥腔6的大端与圆筒腔5连通，小端连通至样品出口7，该样品出口7的轴线也与圆锥腔6重合。
在该收集体10上设置有多个使喷气嘴2喷射的气流由前腔体3进入高圆筒腔5内的进气通道4，这些进气通道4相对于圆筒腔5的轴线呈非共面且斜向下向内设置，也就是说这些进气通道中XYZ方向上均具有一定的角度，使得裹挟有样品颗粒的气流从进气通道4进入到圆筒腔5时，具有斜向下运动的趋势，气流在收到圆筒腔5和圆锥腔6的内壁的约束后，形成向下方旋转运动的气旋。这些进气通道4的数量可在2-10个之间，并沿着统一的顺时针方向或者逆时针方向进行排列。
气旋在旋转过程中，样品颗粒在离心力和重力作用下，能够在圆锥腔6的下方从气旋中分离出来并从样品出口7排出，然后这些样品颗粒可被导入至相应的检测装置中进行检测。在样品出口7的下方可以连接有可供样品颗粒通过并对大颗粒杂质进行过滤的过滤装置，该过滤装置的材质可以是金属、玻璃或硅胶等材料。
在收集体10上设有抽气通道9，该抽气通道9的其中一端为排出口8，另一端连接至抽气泵，排出口8由圆筒腔5的顶部向下延伸至圆筒腔5的内部，在圆锥腔6内的气旋能够向上折返并从抽气通道9的排出口8排出。该排出口8由于是由圆筒腔5的顶部向下延伸的，因而该排出口8的外壁能够与圆筒腔5形成环形空间，有利于引导气流形成气旋，提高分离效率，同时，该排出口8距离圆筒腔5的顶面具有一定的距离，也能够避免进气通道4的气流直接从排出口8排出，避免了降低采样效率。
本采集装置的总高度为排出口8的直径值的8-10倍。抽气通道9在抽气时，能够在圆筒腔5内产生吸力作用，从而使前腔体3内的气流更容易进入圆筒腔5内并形成气旋，以使样品颗粒在旋转过程中通过重力和离心力作用从样品出口7排出，同时，由图2可知，进入到圆筒腔5和圆锥腔6中的气流还在排出口8的吸力作用下，向上折返进入排出口8时会形成直径较小的内气旋，并最终从抽气通道抽出。样品出口7的直径较佳地可为排出口8的直径的1-1.2倍。抽气通道9内的气体流速不小于样品出口7出的气体流速的10倍。
本采集装置的工作过程如下。
首先，使样品附着面1位于本装置的上方，前腔体3靠近该样品附着面1，然后，喷气嘴2向样品附着面1喷出“刀片状”的气流，将样品颗粒从样品附着面1吹扫下来进入前腔体，接着在抽气通道9的吸力作用下通过进气通道4进入到圆筒腔5内形成气旋。样品颗粒在旋转过程中由于重力和离心力作用从样品出口7排出该采集装置后进入到检测设备，另一部分的气流随着内气旋从抽气通道9排出该采集装置，完成采集过程。
综上所述，本实用新型提供的半挥发性、难挥发性物质采集装置，具有以下几个优点：
(1)、本装置结构简单、成本低廉；
(2)、本装置没有活动部件，成本低廉；
(3)、本装置耐高压(包括正压和负压)，从进气通道进入的含颗粒气体可为高压气体；
(4)、本装置采样效率高。
以上具体地示出和描述了本实用新型的示例性实施方式。应该理解，本实用新型不限于所公开的实施方式，相反，本实用新型意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
Claims (7)
1.一种半挥发性、难挥发性物质采集装置，其特征在于，包括：
喷气嘴，用于向样品附着面喷气以产生裹挟有样品颗粒的气流；
前腔体，上端具有供所述气流进入该前腔体内部的上端口；
收集体，固定连接于所述前腔体的下端，内部设有上下共轴线排列的圆筒腔和圆锥腔，底部设有用于排出样品的样品出口；所述圆筒腔和圆锥腔的轴线为竖直轴线；所述圆锥腔的大端与圆筒腔连通，小端连通至所述样品出口；所述收集体上设有多个用于使所述气流由前腔体进入圆筒腔的进气通道，所述进气通道相对于圆筒腔的轴线呈非共面斜向下向内设置，以使气流在圆筒腔内形成向下方旋转运动的气旋；所述收集体上还设有用于连接抽气泵的抽气通道，所述抽气通道的排出口由圆筒腔的顶部向下延伸至圆筒腔内；所述圆锥腔使所述气旋与样品颗粒分离后折返向上并从抽气通道的排出口排出。
2.根据权利要求1所述的半挥发性、难挥发性物质采集装置，其特征在于，所述喷气嘴喷射的气流为脉冲式气流。
3.根据权利要求1所述的半挥发性、难挥发性物质采集装置，其特征在于，所述前腔体由惰性金属或玻璃材质制成。
4.根据权利要求1所述的半挥发性、难挥发性物质采集装置，其特征在于，所述样品出口的直径为排出口的直径的1-1.2倍。
5.根据权利要求1所述的半挥发性、难挥发性物质采集装置，其特征在于，所述抽气通道内的气体流速不小于样品出口处气体流速的10倍。
6.根据权利要求1所述的半挥发性、难挥发性物质采集装置，其特征在于，所述样品出口下方连接有可供样品颗粒通过并能够对大颗粒杂质进行过滤的过滤装置。
7.根据权利要求1所述的半挥发性、难挥发性物质采集装置，其特征在于，所述喷气嘴为窄缝型。
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