CN220063966U - 气相色谱质谱联用仪接口装置和气相色谱质谱联用仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气相色谱质谱联用仪接口装置，安装于气相色谱质谱联用仪内的色谱模块和质谱模块之间，包括隔膜连通组件和脉冲电磁阀，隔膜连通组件包括表面开设有多个进气口、一个排气口和一个膜片槽的多路接口体，进气口和排气口均穿过多路接口体内部与膜片槽底部连通，在多路接口体外与色谱模块相的相应连接端口连通，PDMS膜嵌装于膜片槽内，膜片槽外覆盖有与多路接口体固定连接的膜支架。膜支架中间开设有与脉冲电磁阀进口端连通的出气孔，脉冲电磁阀的出口端与质谱模块的相应连接端口连通。本实用新型通过PDMS膜对色谱模块输出的气体进行过滤，仅使待测的样品气体通过，再通过脉冲电磁阀控制气路通断，降低进入质谱模块的气体量和进气速度。

Description

气相色谱质谱联用仪接口装置和气相色谱质谱联用仪

技术领域

本实用新型涉及色谱仪和质谱仪技术领域，尤其涉及一种气相色谱质谱联用仪接口装置和气相色谱质谱联用仪。

背景技术

气相色谱质谱联用仪(Gas Chromatography-Mass Spectrometer，简称GCMS)，也称气质联用仪，它是一种结合了气相色谱法和质谱法的特点，并能在试样中鉴别不同物质组分的仪器设备，主要应用于工业检测、食品安全、环境保护等众多领域中对复杂化合物的分离和检测。气质联用仪通常包括色谱模块和质谱模块，在色谱模块和质谱模块联用的工作模式下，浓缩吸附装置会预先将样品气体收集并浓缩，然后样品气进入色谱模块的色谱柱中进行分离，分离后的各个组分才逐步进入质谱模块进行质量分析。

目前，部分厂家还会生产一些便携式气质联用仪，在突发环境污染事件时，检测人员经常会使用便携式气质联用仪对污染现场进行快速检测，以便于检测人员尽快获知检测结果，从而及时对事件进行处理，避免由于处理延迟而造成更严重的危害。便携式气质联用仪的工作模式不仅包括上述联用模式，还包括速查模式(也称为单质谱分析模式)，由于速查模式的检测速度更快，所以在现场检测时会经常被使用到。

而在速查模式下，样品气可以不经过气相色谱柱，直接进入质谱模块进行分析。所以，相比于联用模式，在速查模式下，样品气会大量、快速的从色谱模块输出，然后涌入质谱模块的真空腔内。目前，为了避免样品气的进入会破坏质谱模块内真空腔的高真空度，通常会在便携式气质联用仪中，采用化学吸气剂泵和溅射离子真空泵来维持其真空腔内高真空的工作环境。

但是，尽管设置了化学吸气剂泵和溅射离子泵，也难以在样品气大量涌入时，使真空腔快速恢复到所需的真空压力，从而影响了质谱模块的检测精度。长时间在速查模式下进行工作的话，会大幅度降低质谱模块内化学吸气剂泵和溅射离子泵的使用寿命，以及电子倍增器的灵敏度，甚至使它们受损至报废。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种气相色谱质谱联用仪接口装置和一种气相色谱质谱联用仪，其中，接口装置安装于色谱模块和质谱模块之间，接口装置内设置有PDMS膜(中文全称为：聚二甲基硅氧烷薄膜)和脉冲电磁阀，PDMS膜可减小从色谱模块输送至质谱模块的气体量，脉冲电磁阀可降低样品气向质谱模块的输送速率，减小对真空腔内部真空环境的冲击，避免对质谱模块的检测精度造成影响，也避免损坏质谱模块。

本实用新型中，一种气相色谱质谱联用仪接口装置采用的技术方案是：一种气相色谱质谱联用仪接口装置，安装于色谱模块和质谱模块之间，包括隔膜连通组件和脉冲电磁阀。

所述隔膜连通组件包括多路接口体、PDMS膜(聚二甲基硅氧烷薄膜)和膜支架。所述多路接口体的表面上开设有多个进气口、一个排气口和一个膜片槽，各所述进气口和所述排气口均穿过所述多路接口体内部与所述膜片槽的底部相连通，各所述进气口和所述排气口于所述多路接口体外部分别用于连通所述色谱模块的相应连接端口，所述PDMS膜嵌装于所述膜片槽内，所述膜支架覆盖于所述膜片槽外部，并与所述PDMS膜外露于所述膜片槽的一侧相抵接，所述膜支架与所述多路接口体密封连接，所述膜支架的中间开设有出气孔，各所述进气口透过所述PDMS膜连通至所述出气孔。

所述脉冲电磁阀位于所述膜支架远离所述多路接口体的一侧，所述脉冲电磁阀设有进口端和出口端，所述脉冲电磁阀的进口端连通至所述膜支架的出气孔，所述脉冲电磁阀的出口端连通至所述质谱模块的相应连接端口。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述接口装置还包括中间接头，所述出气孔经由所述中间接头连通至所述脉冲电磁阀的进口端。所述中间接头的两端均设有外螺纹，且所述中间接头内开设有贯穿两个螺纹端的通孔，所述中间接头的一个螺纹端与所述出气孔螺纹连接，所述中间接头的另一个螺纹端，与所述脉冲电磁阀的进口端螺纹连接。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述接口装置还包括若干个连接接头。所述多路接口体的多个进气口和一个排气口，以及所述脉冲电磁阀的出口端分别与一个连接接头螺纹连接，且所述多路接口体的多个进气口和一个排气口分别通过连接接头与所述色谱模块的相应连接端口密闭连接，所述脉冲电磁阀的出口端通过连接接头与所述质谱模块的相应连接端口密闭连接。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述接口装置还包括加热元件和测温传感器，所述加热元件和所述测温传感器均插入安装于所述多路接口体内部。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述加热元件选用微型电热管，所述测温传感器选用微型圆柱体形状的PT100热电阻。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述隔膜连通组件还包括密封圈。开设有膜片槽的所述多路接口体表面上还开设有环形的密封槽，所述密封槽环绕于所述膜片槽的外周，且所述密封槽与所述膜片槽的中心对齐，所述密封圈嵌装于所述密封槽内，并与所述膜支架相抵接。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述色谱模块设置有联用模式输出口、速查模式输出口、内标物输出口以及采样泵。

所述多路接口体上所开设的进气口包括进气口一、进气口二和进气口三。进气口一用于连通至所述色谱模块的联用模式输出口，进气口二用于连通至所述速查模式输出口，进气口三用于连通至所述内标物输出口；所述多路接口体的排气口用于连通至所述采样泵的抽气口。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述质谱模块包括离子源和样品输送管道，所述脉冲电磁阀的出口端用于连通至所述样品输送管道，并通过所述样品输送管道连通至所述离子源内。

另外，本实用新型中，一种气相色谱质谱联用仪采用的技术方案是：一种气相色谱质谱联用仪，包括所述气相色谱质谱联用仪接口装置。

采用上述技术，本实用新型的优点在于：

1、通过隔膜连通组件中的多路接口体与色谱模块的各个相应连接端口连通，使色谱模块所排出的气体均通过多路接口体向质谱模块流通。隔膜连通组件中的PDMS膜，对流经多路接口体的所有气体能够起到过滤筛选的作用，由于PDMS膜是半透膜，厚度100us，可将样品气中的特定成分与载气等其他气体进行分离，样品气中的特定成分能够通过PDMS膜，而载气等其他气体则会被阻隔，无法通过。所以，PDMS膜使样品气体中真正需检测的特定成分通过，并进入质谱模块内进行检测分析，其它气体则通过多路接口体被排出至气质联用仪外部。这样，能够进入质谱模块内的样品气体量则大幅降低。

2、通过脉冲电磁阀控制多路接口体与质谱模块进气口之间气体流通管路的通断，由于脉冲电磁阀的通断动作是由给定电脉冲来控制的，脉冲的宽度就是阀开通的时间，所以，样品气通过脉冲电磁阀后，是以脉冲形式进入质谱模块内。调制给定脉冲宽度，使阀开通时间缩短，就可以减少单位时间内进入质谱模块的样品气量，从而避免了大气量样品进入质谱模块时，会破坏其真空腔内真空度的问题，也就避免了由于腔内真空度变化所导致的：化学吸气剂泵和溅射离子泵使用寿命短、电子倍增器灵敏度差、质谱模块被损坏等问题。

附图说明

图1为本实用新型中接口装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型中接口装置的装配结构爆炸图；

图3本实用新型中多路接口体的内部结构示意图；

图4为图3中A-A向的剖面结构图；

图中：1-多路接口体；101-进气口一；102-进气口二；103-进气口三；104-排气口；105-膜片槽；106-密封槽；2-PDMS膜；3-密封圈；4-膜支架；401-出气孔；5-中间接头；6-脉冲电磁阀；701-连接接头一；702-连接接头二；703-连接接头三；704-连接接头四；705-连接接头五；8-加热元件；9-测温传感器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-3所示，一种气相色谱质谱联用仪接口装置，安装于气相色谱质谱联用仪内的色谱模块和质谱模块之间。接口装置包括隔膜连通组件、脉冲电磁阀6、一个中间接头5、若干个连接接头、加热元件8和测温传感器9，若干个连接接头包括连接接头一701、连接接头二702、连接接头三703、连接接头四704和连接接头五705。

其中，隔膜连通组件包括多路接口体1、PDMS膜2、密封圈3和膜支架4。

多路接口体1的表面上开设有多个进气口、一个排气口、一个膜片槽105和一个环形的密封槽106，密封槽106环绕于膜片槽105的外周，密封槽106与膜片槽105的中心对齐。各进气口和排气口均穿过多路接口体1内部与膜片槽105的底部相连通，各进气口和排气口于多路接口体1外部分别与一个连接接头螺纹连接，并通过连接接头与色谱模块的相应连接端口相连通。

在本实施例中，多路接口体1呈近似长方体的结构，为了方便连接，将膜片槽105和密封槽106开设于多路接口体1的其中一个侧面，将进气口和排气口开设于多路接口体1的其他侧面。

本实施例中，多路接口体1表面所开设的膜片槽105为阶梯槽，PDMS膜2的厚度为100us，PDMS膜2嵌装于膜片槽105的台阶处，使PDMS膜2与膜片槽105的槽底面之间具有间距，可使多路接口体的多个进气口和排气口在膜片槽105的底面与PDMS膜2之间的间隙内实现相互连通。密封圈3嵌装于密封槽106内，膜支架4覆盖于膜片槽105和密封槽106外部，并与PDMS膜2外露于膜片槽105的一侧和密封圈3外露于密封槽106的一侧相抵接，膜支架4与多路接口体1之间通过螺栓紧固连接。膜支架4的中间开设有出气孔401，出气孔401与各进气口之间透过PDMS膜2形成半连通的状态，所谓的“半连通”也就是PDMS膜2可以选择性的使某些特定的气体成分通过，其它气体则被阻隔在PDMS膜2的一侧。由于密封圈3被挤压在密封槽106与膜支架4之间，使膜支架4与多路接口体1之间形成密封连接，所以，样品气体在通过PDMS膜2的过程中，不会从多路接口体1与膜支架4的连接缝隙中溢出。

膜支架4的出气孔401经由中间接头5与脉冲电磁阀6相连通，脉冲电磁阀6位于膜支架4远离多路接口体1的一侧。脉冲电磁阀6设有进口端和出口端，中间接头5的两端均设有外螺纹，中间接头5内开设有贯穿两个螺纹端的通孔，中间接头5的一个螺纹端与出气孔401螺纹连接，中间接头5的另一个螺纹端，与脉冲电磁阀6的进口端螺纹连接。脉冲电磁阀6的出口端与一个连接接头螺纹连接，并通过连接接头与质谱模块的相应连接端口相连通。本实施例中，脉冲电磁阀6的可选型号有calippard WHT-2-24。

本实施例中，加热元件8选用微型电热管，测温传感器9选用微型圆柱体形状的PT100热电阻。加热元件8和测温传感器9均插入安装于多路接口体1内部，且插入于多路接口体1内的一端均靠近各进气口和排气口的连通孔道。设置加热元件8，用于对多路接口体1和PDMS膜2进行加热，使PDMS膜2达到合适的工作温度，同时也使多路接口体1甚至整个接口装置处于较高的温度，防止待测的样品气体在传输中受冷附着于接口装置内部，从而避免影响检测结果的准确性。测温传感器9用于实时检测接口装置的温度，通过设置测温传感器9，便于对加热元件8的加热温度进行控制，可以使样品气体在接口装置内传输的全过程都处于一定温度范围内，通常需保持在70℃左右。

本实施例中，多路接口体1上所开设的进气口包括进气口一、进气口二和进气口三，多路接口体1的进气口一与连接接头一螺纹连接，进气口二与连接接头二螺纹连接，进气口三与连接接头三螺纹连接，多路接口体1的排气口与连接接头四螺纹连接，脉冲电磁阀6的出口端与连接接头五螺纹连接。

本实施例的工作原理：该气相色谱质谱联用仪接口装置安装于气相色谱质谱联用仪中的色谱模块和质谱模块之间，其中，隔膜连通组件中的多路接口体1与色谱模块的各个相应连接端口连通，脉冲电磁阀6的出口端与质谱模块的相应连接端口连通，使色谱模块所排出的气体均通过隔膜连通组件和脉冲电磁阀6向质谱模块流通。

通过隔膜连通组件中的PDMS膜2对流经多路接口体1的所有气体进行过滤筛选，由于PDMS膜2是半透膜，可将样品气中的特定成分与载气等其他气体进行分离，样品气中的特定成分能够通过PDMS膜2，并进入质谱模块内进行检测分析，而载气和其它废气则会被阻隔，然后通过多路接口体1被排出至气质联用仪外部。所以，PDMS膜2仅使样品气体中真正需检测的特定成分通过，这样，能够大幅降低进入质谱模块内的样品气体量。

通过脉冲电磁阀6控制多路接口体1与质谱模块进气口之间气体流通管路的通断，由于脉冲电磁阀6的通断动作是由给定电脉冲来控制的，脉冲的宽度就是阀开通的时间，所以，样品气通过脉冲电磁阀6后，是以脉冲形式进入质谱模块内。调制给定脉冲宽度，使阀开通时间缩短，就可以减少单位时间内进入质谱模块的样品气量，从而避免了大气量样品进入质谱模块时，会破坏其真空腔内真空度的问题，也就避免了由于腔内真空度变化所导致的：化学吸气剂泵和溅射离子泵使用寿命短、电子倍增器灵敏度差、质谱模块被损坏等问题。

实施例2：

一种气相色谱质谱联用仪，包括接口装置，该接口装置采用了实施例1中所提出的气相色谱质谱联用仪接口装置，并安装于气相色谱质谱联用仪中的色谱模块和质谱模块之间。

本实施例中，色谱模块设置有联用模式输出口、速查模式输出口、内标物输出口以及采样泵，质谱模块包括离子源和样品输送管道。这是目前市场上大多便携式气质联用仪中都具有的常规结构，此处便不再赘述。色谱模块的联用模式输出口通过连接接头一连通至多路接口体1的进气口一，用于在气质联用模式下，使经过色谱柱解析分离的样品气体进入质谱模块内，实现对样品气体的分析检测；速查模式输出口通过连接接头二连通至进气口二，用于在速查模式下，使待测的样品气体不用经过浓缩管及色谱柱，直接进入质谱模块内，实现对样品气体的直接进样检测；内标物输出口通过连接接头三连通至进气口三，用于在联用模式和速查模式检测之前，向质谱模块内输入内标物，进行内标调谐；采样泵的抽气口通过连接接头四连通至多路接口体1的排气口，用于将未能通过PDMS膜2的剩余废气和载气排出至外部大气环境中。脉冲电磁阀6的出口端通过连接接头五连通至质谱模块的样品输送管道，并通过样品输送管道连通至离子源内。样品气体通过脉冲电磁阀6，便可进入质谱模块内进行质量分析检测。

本实施例的工作原理与实施例1相同，不再赘述。

以上所述仅为本实用新型较佳实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术构思加以等同替换或改变所得的技术方案，都应涵盖于本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种气相色谱质谱联用仪接口装置，安装于色谱模块和质谱模块之间，其特征在于：包括隔膜连通组件和脉冲电磁阀(6)；

所述隔膜连通组件包括多路接口体(1)、PDMS膜(2)和膜支架(4)；

所述多路接口体(1)的表面上开设有多个进气口、一个排气口和一个膜片槽(105)，各所述进气口和所述排气口均穿过所述多路接口体(1)内部与所述膜片槽(105)的底部相连通，各所述进气口和所述排气口于所述多路接口体(1)外部分别用于连通所述色谱模块的相应连接端口，所述PDMS膜(2)嵌装于所述膜片槽(105)内，所述膜支架(4)覆盖于所述膜片槽(105)外部，并与所述PDMS膜(2)外露于所述膜片槽(105)的一侧相抵接，所述膜支架(4)与所述多路接口体(1)密封连接，所述膜支架(4)的中间开设有出气孔(401)，各所述进气口透过所述PDMS膜(2)连通至所述出气孔(401)；

所述脉冲电磁阀(6)位于所述膜支架(4)远离所述多路接口体(1)的一侧，所述脉冲电磁阀(6)设有进口端和出口端，所述脉冲电磁阀(6)的进口端连通至所述膜支架(4)的出气孔(401)，所述脉冲电磁阀(6)的出口端连通至所述质谱模块的相应连接端口。

2.根据权利要求1所述的一种气相色谱质谱联用仪接口装置，其特征在于：还包括中间接头(5)，所述出气孔(401)经由所述中间接头(5)连通至所述脉冲电磁阀(6)的进口端；

所述中间接头(5)的两端均设有外螺纹，且所述中间接头(5)内开设有贯穿两个螺纹端的通孔，所述中间接头(5)的一个螺纹端与所述出气孔(401)螺纹连接，所述中间接头(5)的另一个螺纹端，与所述脉冲电磁阀(6)的进口端螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种气相色谱质谱联用仪接口装置，其特征在于：还包括若干个连接接头；

所述多路接口体(1)的多个进气口和一个排气口，以及所述脉冲电磁阀(6)的出口端分别与一个连接接头螺纹连接，且所述多路接口体(1)的多个进气口和一个排气口分别通过连接接头与所述色谱模块的相应连接端口密闭连接，所述脉冲电磁阀(6)的出口端通过连接接头与所述质谱模块的相应连接端口密闭连接。

4.根据权利要求1所述的一种气相色谱质谱联用仪接口装置，其特征在于：还包括加热元件(8)和测温传感器(9)；

所述加热元件(8)和所述测温传感器(9)均插入安装于所述多路接口体(1)内部。

5.根据权利要求4所述的一种气相色谱质谱联用仪接口装置，其特征在于：所述加热元件(8)选用微型电热管，所述测温传感器(9)选用微型圆柱体形状的PT100热电阻。

6.根据权利要求1所述的一种气相色谱质谱联用仪接口装置，其特征在于：所述隔膜连通组件还包括密封圈(3)；

开设有膜片槽(105)的所述多路接口体(1)表面上还开设有环形的密封槽(106)，所述密封槽(106)环绕于所述膜片槽(105)的外周，所述密封圈(3)嵌装于所述密封槽(106)内，并与所述膜支架(4)相抵接。

7.根据权利要求1-6中任一所述的一种气相色谱质谱联用仪接口装置，其特征在于：所述色谱模块设置有联用模式输出口、速查模式输出口、内标物输出口以及采样泵；

所述多路接口体(1)上所开设的进气口包括进气口一(101)、进气口二(102)和进气口三(103)，进气口一(101)用于连通至所述色谱模块的联用模式输出口，进气口二(102)用于连通至所述速查模式输出口，进气口三(103)用于连通至所述内标物输出口；所述多路接口体(1)的排气口(104)用于连通至所述采样泵的抽气口。

8.根据权利要求7所述的一种气相色谱质谱联用仪接口装置，其特征在于：所述质谱模块包括离子源和样品输送管道，所述脉冲电磁阀(6)的出口端用于连通至所述样品输送管道，并通过所述样品输送管道连通至所述离子源内。

9.一种气相色谱质谱联用仪，其特征在于：包括权利要求1-8中任一所述的气相色谱质谱联用仪接口装置。