DE102005052291A1

DE102005052291A1 - Strahlungsofen für Analysevorrichtungen

Info

Publication number: DE102005052291A1
Application number: DE102005052291A
Authority: DE
Inventors: Sammye E. II Loveland Miller
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2006-11-02
Also published as: GB2425701B; US7130534B1; JP4764762B2; GB2425701A; GB0607820D0; US7409850B2; US20060239665A1; JP2006300951A; US20070009241A1; CN200962103Y

Abstract

Ein Strahlungsofen weist eine Strahlungsenergiequelle, die konfiguriert ist, um elektromagnetische Strahlungsenergie bereitzustellen, einen Einsatz, der konfiguriert ist, um die elektromagnetische Strahlungsenergie aufzunehmen und die elektromagnetische Strahlungsenergie in Wärme umzuwandeln, und ein zusätzliches Element, das konfiguriert ist, um die Wärme aufzunehmen, auf.

Description

Viele chemische Trennanalysen, wie z. B. Gas- und Flüssigchromatographie, machen es erforderlich, dass die chemische Probe während der gesamten Analyse temperaturgesteuert ist. Ein Chromatograph weist einen Einlass, an dem die Probe eingeführt wird, einen Ofen, der eine Analysesäule beinhaltet, in der die Trennung stattfindet, und einen Detektor, wo die Bestandteile der Probe erfasst und aufgezeichnet werden, auf. Jedes dieser Teile des Instruments ist temperaturgesteuert, um die Integrität und Wiederholbarkeit der Analyse sicherzustellen. Eine bei einer konstanten gesteuerten Temperatur durchgeführte Analyse wird als isotherm bezeichnet. Zur Durchführung einer isothermen Analyse wird die Analysesäule üblicherweise in einer temperaturgesteuerten Kammer, die oft als ein Ofen bezeichnet wird, die auf die erwünschte Temperatur vorgeheizt ist, platziert. Eine nicht-isotherme Analyse, bei der die Säulentemperatur allmählich über die Zeit angehoben wird, ist ebenso häufig, insbesondere für Proben mit relativ massiven Komponenten, bei denen es andernfalls eine lange Zeit dauern würde, um dieselben aus der Säule herauszulösen.

Herkömmliche Chromatographieöfen verwenden üblicherweise eine Konvektionstechnologie zum Erwärmen und Beibehalten des Inneren der Kammer, und so der Säule, bei der erwünschten Temperatur. Herkömmliche Öfen sind jedoch im Vergleich zu einer Analysesäule, die dieselben erwärmen sollen, relativ groß und sind als ein Ergebnis sehr leistungsineffizient. Zusätzlich zu den Kosten besteht eine Nebenwirkung der Leistungsineffizienz darin, dass ein Erwärmen und Abkühlen des Ofens langsam ist, was zu einem reduzierten Probedurchsatz und einer reduzierten Produktivität führt.

Eine frühere Lösung zur Reduzierung eines Leistungsverbrauchs beim Erwärmen einer Analysesäule bzw. Trennsäule ist die Verwendung einer resistiv erwärmten Analysesäule. Leider erfordert diese Technologie eine speziell hergestellte Säule, die unter Umständen inkompatibel mit existierenden Chromatographiesystemen ist. Zusätzlich ist eine Analysesäule anfällig für eine Verunreinigung an ihrem Eingang, üblicherweise aufgrund einer Probeansammlung über die Zeit. Der verunreinigte Teil der Analysesäule wird üblicherweise entfernt, so dass die Säule wiederverwendet werden kann. Dies ist schwierig oder unmöglich zu tun, wenn eine resistiv erwärmte Säule verwendet wird, da die Säule und das Heizelement miteinander gebündelt sind. Ferner ist es schwierig, die Temperatur einer resistiv erwärmten Analysesäule präzise zu bestimmen, da es schwierig ist, einen Temperaturfühler so zu platzieren, dass seine Temperatur die Temperatur der resistiv erwärmten Säule präzise verfolgt.

Eine weitere frühere Lösung zur Reduzierung eines Leistungsverbrauchs bei dem Erwärmen einer Analysesäule ist die Verwendung einer elektromagnetischen (EM) Strahlungsquelle, wie z. B. einer Mikrowellen- oder Infrarotquelle. Leider werden Kapillarsäulen, die die überwältigende Mehrheit von Analysesäulen darstellen, die heute in Gaschromatographieanalysen verwendete werden, üblicherweise aus geschmolzenem Silika-Glas hergestellt, das transparent für Strahlungsenergie ist. Um einen Vorteil daraus zu ziehen, das die Analysesäule durch Strahlungsenergie erwärmt wird, muss dieselbe mit einem Material oder einer Substanz, das/die die Strahlung, die von der Strahlungsquelle emittiert wird, absorbieren und die Strahlungsenergie in Wärme umwandeln kann, beschichtet oder anderweitig behandelt sein. Außerdem ist wie bei der resistiv erwärmten Analysesäule ein Bestimmen der präzisen Temperatur einer Analysesäule, die durch eine Strahlungsquelle erwärmt wird, schwierig, da es schwierig ist sicherzustellen, dass ein Temperaturfühler auf die gleiche Weise wie die Säule die Strahlungsenergie absorbiert und in Wärme umwandelt, um eine genaue Messung der Säulentemperatur bereitzustellen. Schließlich fügt die direktionale oder „Sichtlinien"-Natur einer EM-Strahlungsquelle eine potentielle Quelle von Temperaturgefällen über die Säule hinzu, die in einem herkömmlichen Konvektionsofen nicht vorhanden wäre.

Deshalb wäre es wünschenswert, eine herkömmliche Analysesäule effizient zu erwärmen und deren Temperatur genau zu bestimmen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Strahlungsofen, einen Einsatz oder ein Verfahren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Strahlungsofen gemäß Anspruch 1, einen Einsatz gemäß Anspruch 11 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 19 gelöst.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist ein Strahlungsofen eine Strahlungsenergiequelle, die konfiguriert ist, um elektromagnetische Strahlungsenergie bereitzustellen, einen Einsatz, der konfiguriert ist, um die elektromagnetische Strahlungsenergie aufzunehmen und die elektromagnetische Strahlungsenergie in Wärme umzuwandeln, und ein zusätzliches Element, das konfiguriert ist, um die Wärme aufzunehmen, auf.

Weitere Ausführungsbeispiele und Verfahren der Erfindung werden Bezug nehmend auf die Figuren und die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erläutert.

Die Erfindung wird nun beispielhaft in der Beschreibung exemplarischer Ausführungsbeispiele Bezug nehmend auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, das einen vereinfachten Chromatographen darstellt, in dem sich ein Strahlungsofen, der gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist, befinden könnte;
2 ein schematisches Diagramm, das eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Strahlungsofens aus 1 darstellt;
3 ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittsansicht des Strahlungsofens aus 2 darstellt;
4A und 4B schematische Ansichten, die zusammen eine Drauf- bzw. eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des Einsatzes der 2 und 3 darstellen;
5 eine schematische Ansicht, die ein alternatives Ausführungsbeispiel des Einsatzes aus 3 darstellt; und
6 ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise eines Verfahrens zum effizienten Erwärmen einer Analysesäule darstellt.
Während der unten beschriebene Strahlungsofen unten zur Verwendung in einem Gaschromatographen beschrieben ist, kann derselbe in einer beliebigen Analyseanwendung verwendet werden, bei der es erwünscht ist, eine Analysesäule oder eine weitere Vorrichtung schnell und effizient zu erwärmen und abzukühlen.
1 ist ein Blockdiagramm, das einen vereinfachten Gaschromatographen 100 darstellt, der eine mögliche Vorrichtung ist, in der der Strahlungsofen der Erfindung implementiert sein könnte. Der Strahlungsofen der Erfindung könnte auch in jeder Gasphasen-Probenahmevorrichtung oder in jeder beliebigen Analysevorrichtung verwendet werden und könnte auch nützlich für Flüssigchromatographieanwendungen sein. Zusätzlich kann der Strahlungsofen in einer alleinstehenden Anwendung verwendet werden. Der Strahlungsofen kann verwendet werden, um eine Kapillarsäule, eine gepackte Säule oder eine weitere Analysevorrichtung schnell und effizient zu erwärmen.
Der Gaschromatograph 100 umfasst einen Einlass 112, der eine Probe eines Materials, das analysiert werden soll, über eine Verbindung 102 aufnimmt und die Probe über eine Verbindung 114 an z. B. eine Chromatographiesäule 116 liefert, die auch als eine Kapillarsäule, eine Analysesäule oder nur eine Säule bezeichnet wird. Zur wirksamen Trennung von Verbindungen von Interesse während der Gaschromatographie könnte die Analysesäule 116 auf Temperaturen stark über der Raumtemperatur erwärmt werden. Die Temperatur, auf die die Analysesäule 116 erwärmt wird, hängt von dem Typ von Probe, die gerade analysiert wird, ab und könnte während eines Probedurchlaufs variieren, um mehrere Verbindungen und Elemente aus einer einzelnen Probe zu analysieren. Entsprechend befindet sich die Analysesäule 116 in einer Temperaturkammer, die auch als ein Ofen bezeichnet wird. Bei diesem Beispiel ist der Ofen ein Strahlungsofen 200, der gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung aufgebaut ist.
Der Ausgang der Säule 116 ist über eine Verbindung 118 mit einem Detektor 126 in dem Gaschromatographen 100 verbunden. Die Ausgabe des Detektors 126 über eine Verbindung 128 ist ein Signal, das das Ergebnis 132 der Analyse darstellt.
2 ist ein schematisches Diagramm, das eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Strahlungsofens 200 aus 1 darstellt. Der Strahlungsofen 200 umfasst ein Gehäuse 202, das eine Ausnehmung 204 aufweist. Die Ausnehmung 204 ist konfiguriert, um einen Einsatz 300 lösbar aufzunehmen. Der Einsatz 300 wird manchmal auch als Korb bezeichnet. Eine Analysesäule 116, die bei diesem Beispiel eine Chromatographiesäule ist, ist so um den Einsatz 300 gewickelt, dass die Analysesäule 116 effizient und einheitlich in dem Ofen 200 erwärmt und abgekühlt werden kann. Die Analysesäule 116 kann abhängig von der Anwendung entweder eng oder locker um die äußere Oberfläche des Einsatzes 300 gewickelt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Analysesäule 116 eng um den Einsatz 300 gewickelt, um die Menge freiliegender Säulenoberflächenfläche zu minimieren, so dass eine Wärmeabsorption maximiert ist. Der Eingang und der Ausgang der Analysesäule 116 sind zur Klarheit der Zeichnung weggelassen. Ein Temperatursensor 208 kann an der äußeren Oberfläche des Einsatzes 300 befestigt sein, um die Temperatur des Einsatze 300 und der Analysesäule 116 präzise zu bestimmen.
Der Ofen 200 umfasst außerdem eine Strahlungsquelle 206 und einen Steuerschaltungsaufbau 212, der konfiguriert ist, um den Arbeitszyklus der der Strahlungsquelle zugeführten Leistung zu steuern. Der Steuerschaltungsaufbau 212 verwendet Informationen, die von dem Temperatursensor 208 rückgekoppelt werden, um die Leistung zu bestimmen, die zum Erzielen und Beibehalten der Temperatur in dem Strahlungsofen 200 bei einem Sollpunkt, der durch die Analyse vorgegeben ist, nötig ist. Der Arbeitszyklus ist der Bruchteil einer AN-Zeit der Strahlungsquelle relativ zu der Gesamtzykluszeit (AN + AUS). Zusätzlich zu einer Steuerung des Arbeitszyklus der Strahlungsquelle 206 ist es oft wichtig, auch die Gesamtzykluszeit zu steuern. Ein Arbeitszyklus von 20 % z. B. kann mit einer AN-Zeit von 2 Minuten gegenüber einer Gesamtzeit von 10 Minuten oder einer AN-Zeit von 2 Sekunden gegenüber einer Gesamtzeit von 10 Sekunden erzielt werden, usw. Obwohl der Arbeitszyklus der gleiche ist, sind die Gesamtzykluszeiten ziemlich unterschiedlich. Die Gesamtzykluszeit (10 Minuten, 10 Sekunden, 10 Millisekunden, usw.) spielt eine wichtige Rolle für Strahlungsquellen, die schnelle Reaktionszeiten aufweisen, wie z. B. eine Quarz-Halogen-Infrarot- (-IR-) Strahlungsquelle. Wenn die Gesamt zykluszeit für eine Quarz-Halogen-IR-Strahlungsquelle zu lang ist, kann der Heizfaden zwischen Zyklen wesentlich abkühlen. Ein wiederholtes Erwärmen und Abkühlen des Heizfadens in einer Quarz-Halogen-IR-Strahlungsquelle bewirkt eine Ermüdung und verkürzt die Lebensdauer des Heizfadens. Viele Hersteller von Quarz-Halogen-Strahlungsquellen schlagen die Verwendung einer „Phasenwinkelabfeuerungs"-Steuerung vor, bei der die Gesamtzykluszeit so klein wie ein Bruchteil eines Zyklus der AC-Eingangsleistung sein kann.
Der Strahlungsofen 200 umfasst wahlweise ein Gebläse 214 oder eine andere Einrichtung zum schnellen Abkühlen des Ofens 200. Die Strahlungsquelle 206 kann an einem Sockel 216 befestigt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Strahlungsquelle 206 eine Quarz-Halogen-IR-Birne mit einem zylindrischen Profil. Die Form der Strahlungsquelle 206 jedoch könnte variieren. Die Strahlungsquelle kann eine Infrarot- (IR-) Quelle, wie oben erwähnt, eine Mikrowellenquelle, eine Ultraviolett- (UV-) Quelle, eine Sichtbar- (VIS-) Quelle, eine Röntgenstrahlquelle oder eine beliebige andere elektromagnetische (EM-) Strahlungsquelle sein. Zusätzlich könnte die Strahlungsquelle 206 eine, die Strahlungs-EM-Energie bei mehreren Wellenlängen emittiert, eine, die Strahlungs-EM-Energie bei einer einzelnen Wellenlänge emittiert, wie z. B. ein Laser, und eine, die sowohl sichtbar als auch unsichtbar IR, UV oder eine Kombination derselben emittiert, sein. Eine Abdeckung ist zur Klarheit bei dem Strahlungsofen 200 weggelassen.
Da die Analysesäule 116 üblicherweise aus geschmolzenem Silika hergestellt ist, das transparent für EM-Strahlungsenergie ist, muss die Strahlungs-EM-Energie, die aus der Strahlungsquelle 206 ausgegeben wird, in Wärme umgewandelt werden, die an die Analysesäule 116 übertragen werden soll. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und wie unten weiter beschrieben ist, ist eine innere Oberfläche des Einsatzes 300 mit einer Substanz beschichtet, die Strahlungs-EM-Energie von der Strahlungsquelle 206 aufnimmt und absorbiert und die Strahlungs-EM-Energie in Wärme umwandelt. Die Wärme wird über Konduktion durch die Wand des Einsatzes 300 übertragen und bei einem Ausführungsbeispiel direkt über Konduktion an die Analysesäule 116 übertragen, die in direktem Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Einsatzes 300 steht. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Analysesäule 116 durch einen Luftzwischenraum getrennt von der äußeren Oberfläche des Einsatzes 300 sein, wobei in diesem Fall die Wärme von dem Einsatz 300 über Konvektion an die Analysesäule 116 übertragen wird. Der Einsatz 300 kann z. B. unter Verwendung von Aluminium, Kupfer oder einem weiteren Material, das behandelt, beschichtet oder anderweitig konfiguriert sein kann, um EM-Strahlungsenergie auf einer Oberfläche zu absorbieren, die Strahlungs-EM-Energie in Wärme umzuwandeln und die Wärme an eine weitere Oberfläche zu übertragen, hergestellt sein.
3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittsansicht des Strahlungsofens 200 aus 2 darstellt. Der Strahlungsofen 200 umfasst ein Gehäuse 202, in dem sich der Einsatz 300 befindet. Das Gehäuse 202 umfasst außerdem die Strahlungsquelle 206 und einen Sockel 216. In 3 ist der Steuerschaltungsaufbau 212 als ein separates Element dargestellt, in der Praxis jedoch wäre er wahrscheinlich in das Gehäuse 202 integriert.
Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Analysesäule 116 eng um eine äußere Oberfläche 306 des Einsatzes 300 gewickelt. Der Temperatursensor 208 ist z. B. durch Verbinden an der äußeren Oberfläche 306 des Einsatzes 300 angebracht. Eine innere Oberfläche 304 des Einsatzes 300 ist mit einer Substanz 310 behandelt oder anderweitig beschichtet, die konfiguriert ist, um die Strahlungs-EM-Energie, die von der Strahlungsquelle 206 emittiert wird, zu absorbieren und die Strahlungs-EM-Energie in Wärme umzuwandeln. Der Einsatz 300 kann z. B. Aluminium sein und die innere Oberfläche 304 kann anodisiert sein, um eine schwarze oder eine dunkle Oberfläche zu bilden. Die dunkle Oberfläche absorbiert die Strahlungs-EM-Energie, die von der Strahlungsquelle 206 emittiert wird, und wandelt die Strahlungs-EM-Energie in Wärme um. Die Wärme wird über Konduktion durch die Wand des Einsatzes 300 übertragen. Die Wärme wird bei diesem Ausführungsbeispiel dann über Konduktion, an die Analysesäule 116 übertragen.
Der Strahlungsofen 200 umfasst außerdem einen oberen Reflektor 232 und einen unteren Reflektor 234. Der obere Reflektor 232 und der untere Reflektor 234 reflektieren Strahlungs-EM-Energie in Richtung der inneren Oberfläche 304 des Einsatzes 300. Der obere Reflektor 232 und der untere Reflektor 234 sind vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das bei der Wellenlänge der Ausgabe der Strahlungsquelle 206 reflektierend ist. Ein typisches IR-Reflektormaterial ist ein Metall, vorzugsweise Gold, das sehr resistent gegenüber einer Oxidation ist. Der Strahlungsofen 300 umfasst außerdem Isolierungsabschnitte 222, 224 und 226, um das Innere des Ofens 200 auf der erwünschten Temperatur zu halten. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die Isolierung 224 und der obere Reflektor 232 eine Abdeckung 236.
Der Temperatursensor 208 bestimmt genau die Temperatur der äußeren Oberfläche 306 des Einsatzes 300 und deshalb die Temperatur der Analysesäule 116. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem die Analysesäule 116 von der äußeren Oberfläche 306 des Einsatze 300 durch einen Luftzwischenraum getrennt sein könnte, liefert der Temperatursensor 208 dennoch eine präzise Temperaturmessung der Analysesäule 116 durch ein Anordnen des Temperatursensors in dem Luftzwischenraum. Ein Rückkopplungssignal, das von dem Temperatursensor 208 über eine Verbindung 238 an den Steuerschaltungsaufbau 212 geliefert wird, kann verwendet werden, um den Arbeitszyklus zu steuern, mit dem die Strahlungsquelle arbeitet, und dadurch präzise die Temperatur in dem Strahlungsofen 200 zu steuern.
Ein vertikales Positionieren des Einsatzes 300 in dem Ofen 200 minimiert Strahlungsenergiegefälle aufgrund von natürlicher Konvektion, wenn der Durchmesser des Einsatzes größer ist als die Höhe. Ein derartiges Positionieren des Einsatzes, dass das Kleinere des Durchmessers oder der Höhe in der Richtung der Ebene der Schwerkraft ist, minimiert die Effekte natürlicher Konvektion. Alternativ könnte die Strahlungsquelle 206 gesteuert oder modifiziert werden, um die Effekte natürlicher Konvektion zu minimieren. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte der Einsatz horizontal positioniert sein, wenn die Höhe größer ist als der Durchmesser.
Die 4A und 4B sind schematische Diagramme, die zusammen eine Drauf- bzw. Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des Einsatzes der 2 und 3 darstellen. 4A ist eine Draufsicht des Einsatzes 300. Der Einsatz 300 weist einen Körper 302 auf, der aus einem effizienten wärmeleitfähigen Material, wie z. B. Aluminium oder Kupfer, hergestellt sein kann. Der Einsatz 300 weist eine innere Oberfläche 304 und eine äußere Oberfläche 306 auf. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Einsatz 300 Aluminium und die innere Oberfläche 304 ist anodisiert, um eine dunkle, und vorzugsweise schwarze Oberfläche zu bilden. Die innere Oberfläche 304 ist konfiguriert, um die Strahlungs-EM-Energie, die durch die Strahlungsquelle 206 emittiert wird, zu absorbieren und die Strahlungs-EM-Energie in Wärme umzuwandeln. Die Wärme wird durch die Wand zwischen der inneren Oberfläche 304 und der äußeren Oberfläche 306 geleitet. Wie oben beschrieben ist, ist eine Analysesäule 116 entweder in direktem Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe zu der äußeren Oberfläche 306. Auf diese Weise wird Wärme von der äußeren Oberfläche 306 entweder über Konduktion oder Konvektion mit der Analysesäule 116 gekoppelt. Die dunkle innere Oberfläche 304 kann alternativ eine Beschichtung 310 mit einer Eigenschaft aufweisen, die es derselben erlaubt, die Strahlungs-EM-Energie, die durch die Strahlungsquelle 206 emittiert wird, zu absorbieren und die Strahlungs-EM-Energie in Wärme umzuwandeln.
4B ist eine schematische Seitenansicht des Einsatzes 300 aus 4A. Eine Analysesäule 116 ist eng um die äußere Oberfläche 306 des Einsatzes 300 gewickelt. Bei einem Ausführungsbeispiel besitzt der Einsatz 300 einen Durchmesser von etwa 123,5 Millimetern (mm), eine Höhe von 66,9 mm und eine Wanddicke von etwa 1 mm. Der Einsatz könnte jedoch andere Formen oder Profile annehmen. Der Einsatz 300 könnte z. B. eine Form annehmen, bei der die Höhe größer ist als der Durchmesser.
5 ist eine schematische Ansicht, die ein alternatives Ausführungsbeispiel 400 des Einsatzes 300 aus 3 darstellt. In 5 ist die Analysesäule 116 an der äußeren Oberfläche 406 des Einsatzes 400 auf eine derartige Weise angebracht, dass ein Luftzwischenraum 415 zwischen der Analysesäule 116 und der äußeren Oberfläche 406 erzeugt wird. Die Analysesäule 116 könnte z. B. locker um die äußere Oberfläche 406 gewickelt und unter Verwendung von Befestigungspunkten 410 angebracht sein, in etwa so, wie gezeigt ist. Wärme wird von der äußeren Oberfläche 406 über den Luftzwischenraum 415 über Konvektion an die Analysesäule 116 übertragen. Während die Analysesäule 116 nicht in direktem Kontakt mit der äußeren Oberfläche 406 steht, wird die Temperatur derselben dennoch präzise gesteuert und kann schnell erwärmt und abgekühlt werden.
6 ist ein Flussdiagramm 500, das die Funktionsweise eines Verfahrens zum effizienten Erwärmen einer Analysesäule darstellt. Die Blöcke in dem Flussdiagramm stellen die Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dar und können in der gezeigten Reihenfolge, außerhalb der gezeigten Reihenfolge oder parallel ausgeführt werden. Bei Block 502 wird eine Strahlungsquelle bereitgestellt. Bei Block 504 wird der Ausgang der Strahlungsquelle auf die innere Oberfläche des Einsatzes 300 gerichtet. Bei Block 506 wandelt der Einsatz 300 die Strahlungsenergie in Wärme um. Bei Block 508 wird eine Analysesäule um die äußere Oberfläche des Einsatzes 300 herum befestigt. Bei Block 510 wird Wärme von dem Einsatz 300 an die Analysesäule 116 übertragen.
Die vorangegangene detaillierte Beschreibung wurde zum Verständnis exemplarischer Implementierungen der Erfindung vorgelegt und keine unnötigen Einschränkungen sollten hieraus aufgefasst werden, da Modifizierungen für Fachleute auf dem Gebiet zu erkennen sind, ohne von dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche und ihren Äquivalenten abzuweichen.

Claims

Strahlungsofen (200) mit folgenden Merkmalen: einer Strahlungsenergiequelle (206), die konfiguriert ist, um eine elektromagnetische Strahlungsenergie bereitzustellen; einem Einsatz (300), der konfiguriert ist, um die elektromagnetische Strahlungsenergie aufzunehmen und die elektromagnetische Strahlungsenergie in Wärme umzuwandeln; und einem zusätzlichen Element (116), das konfiguriert ist, um die Wärme aufzunehmen.
Strahlungsofen (200) gemäß Anspruch 1, bei dem das zusätzliche Element (116) eine Analysesäule ist.
Strahlungsofen (200) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem eine erste Oberfläche (304) des Einsatzes (300) konfiguriert ist, um die elektromagnetische Energie zu absorbieren.
Strahlungsofen (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Strahlungsquelle (206) eine Mikrowellenquelle ist.
Strahlungsofen (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Strahlungsquelle (206) eine Infrarotquelle ist.
Strahlungsofen (200) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Analysesäule (116) in direktem Kontakt mit dem Einsatz (300) steht.
Strahlungsofen (200) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Analysesäule (116) von dem Einsatz (300) durch einen Luftzwischenraum (415) getrennt ist.
Strahlungsofen (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, der ferner einen Temperatursensor (208), der in Kontakt mit dem Einsatz (300) steht, aufweist.
Strahlungsofen (200) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem der Einsatz (300) die Wärme durch Konduktion mit der Analysesäule (116) koppelt.
Strahlungsofen gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem der Einsatz (300) die Wärme durch Konvektion mit der Analysesäule (116) koppelt.
Einsatz (300) für einen Strahlungsanalyseofen, mit folgenden Merkmalen: einem Körper, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist; einer Behandlung auf der ersten Oberfläche, wobei die Behandlung konfiguriert ist, um elektromagnetische (EM-) Strahlungsenergie aufzunehmen und die Strahlungs-EM-Energie in Wärme umzuwandeln; und einer Analysesäule, die den Einsatz (300) umgibt, wobei die Analysesäule nahe an der äußeren Oberfläche des Einsatzes ist, so dass Wärme von der äußeren Oberfläche an die Analysesäule übertragen wird.
Einsatz (300) gemäß Anspruch 11, bei dem die Strahlungs-EM-Energie Infrarot- (IR-) Energie ist.
Einsatz (300) gemäß Anspruch 11, bei dem die Strahlungs-EM-Energie Mikrowellenergie ist.
Einsatz gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Analysesäule in direktem Kontakt mit dem Einsatz (300) steht.
Einsatz (300) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Analysesäule von dem Einsatz durch einen Luftzwischenraum getrennt ist.
Einsatz gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, der ferner einen Temperatursensor (208), der in Kotakt mit dem Einsatz (300) steht, aufweist.
Einsatz gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Einsatz die Wärme durch Konduktion mit der Analysesäule koppelt.
Einsatz gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der Einsatz die Wärme durch Konvektion mit der Analysesäule koppelt.
Verfahren zum effizienten Erwärmen einer Analysesäule, mit folgenden Schritten: Bereitstellen (502) einer Strahlungsenergiequelle; Bereitstellen eines Einsatzes (300), der konfiguriert ist, um die elektromagnetische Strahlungsenergie aufzunehmen; Umwandeln (506) der elektromagnetischen Strahlungsenergie in Wärme; und Befestigen (508) einer Analysesäule um den Einsatz herum, wobei die Analysesäule konfiguriert ist, um die Wärme aufzunehmen.
Verfahren gemäß Anspruch 19, das ferner ein direktes Koppeln der Analysesäule mit dem Einsatz (300) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, das ferner ein indirektes Koppeln der Analysesäule mit dem Einsatz aufweist.