DE4442637A1

DE4442637A1 - Verbesserte Retentionszeitstabilität in einer Gas-Chromatographie-Vorrichtung

Info

Publication number: DE4442637A1
Application number: DE4442637A
Authority: DE
Inventors: Robert Henderson; Edwin Wikfors
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2014-12-01
Also published as: US5476000A; GB2289426A; GB9505844D0; JP3526102B2; DE4442637C2; GB2289426B; JPH07280786A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Chromatographie- Analysesysteme und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur verbesserten Steuerung des Fluidflusses durch eine chromatographische Säule.

Neuzeitliche analytische Gas-Chromatographie-Systeme sind besonders anfällig für Verhaltensschwankungen aufgrund von Schwankungen der Umgebungsbedingungen, unter denen das analytische System betrieben wird. Z.B. ist der Auslaßdruck der chromatographischen Säule im wesentlichen gleich dem atmosphärischen Umgebungsdruck, der eine nicht steuerbare Variable ist.

Fig. 1 zeigt eine typische Schwankung des at mosphärischen Umgebungsdrucks (nachfolgend als barometri scher Druck bezeichnet), der über einen Zeitraum von 17 Ta gen aufgezeichnet wurde. Es wurde herausgefunden, daß die Druckschwankungen über einen Bereich von näherungsweise 4% variieren. Außerdem werden analytische Verfahren und Prozes se gelegentlich auf chromatographischen Systemen in zentral gelegenen analytischen Laboren entwickelt oder durchgeführt und danach zur fortdauernden Entwicklung, Forschung, Anwen dung auf Fertigungsstraßenverarbeitung oder Gebietsüberwa chung zu anderen Standorten transportiert. Sämtliche baro metrischen Druckunterschiede zwischen solchen Standorten haben eine bestimmte Schwankung des Verhaltens der chroma tographischen Systeme an den jeweiligen Standorten zur Fol ge.

Zweckmäßige analytische Testverfahren umfassen daher eine häufige Neukalibrierung, um alle systematischen Fehler oder Verschiebungen aufgrund von barometrischen Druckänderungen zu korrigieren. Ferner beinhalten manche herkömmlichen chro matographischen Ausrüstungen eine Art von Drucksteuerung oder Massenfluß-Steuerung zum Korrigieren eines Fehlers auf grund der Umgebungsbedingungen.

Im US-Patent 4,141,237 ist ein Verfahren und eine Vorrich tung offenbart, bei denen Fehler bei einer chromatographi schen Analyse, die durch Schwankungen des atmosphärischen Umgebungsdrucks verursacht werden, korrigiert werden. Bei einer derartigen Analyse wird das Ausgangssignal eines Chro matographen mit dem Ausgangssignal eines Druckwandlers sum miert. Das Ausgangssignal des Druckwandlers schwankt mit Abweichungen des atmosphärischen Drucks von einem Referenz druck und wird derart kalibriert, um ein korrigiertes chro matographisches Analysatorausgangssignal zu liefern, wenn es mit dem Ausgangssignal des Chromatographen summiert wird. Auf diese Art und Weise wird eine Druckkompensation geschaf fen, wenn eine Normierung des chromatographischen Analysa torausgangssignals nicht möglich oder unerwünscht ist.

Im US-Patent 4,512,181 werden Fehler bei einer chromato graphischen Analyse, die durch barometrische Druckschwan kungen verursacht werden, korrigiert, indem ein tatsächlich gemessener Analysewert (Cm) durch einen Korrekturfaktor, der gemäß dem aktuellen atmosphärischen Druck, zu der Zeit, zu der die Messung durchgeführt wird (Pa), berechnet wird, den atmosphärischen Druck, bei dem das chromatographische Analy satorsystem kalibriert wurde (Pc), und die Steigung einer Aufzeichnung von Cm/Ca als eine Funktion von Pa/Pc, wobei Ca die Größe ist, die Cm haben würde, wenn durch Änderungen des barometrischen Drucks keine Fehler eingeführt würden, ge teilt wird.

Im US-Patent 4,196,612 liefert ein Regler des absoluten Gegendrucks einen konstanten Referenzdruck für ein chroma tographisches Analysatorsystem, indem alle gasförmigen Ströme des chromatographischen Analysatorsystems (die nor malerweise in die Atmosphäre entgast werden) der Eingangs seite des Reglers des absoluten Gegendrucks zugeführt wer den. Diese gasförmigen Ströme umfassen die Probenentlüftung für das Probenventil des chromatographischen Analysators, die Probenentlüftung für den Probendetektor des chromato graphischen Analysators und die Trägerentlüftung für den Referenzdetektor des chromatographischen Analysators. Der Trägergasdruckregler bezieht sich ferner statt auf den atmosphärischen Druck auf den konstanten Druck, der durch den Regler des absoluten Gegendrucks geliefert wird. Jedoch sind der Säulenausfluß und die Lösungsmittelbelüftung of fensichtlich ausgebildet, um durch Fluidleitungen zu dem Regler des absoluten Gegendrucks geleitet zu werden. Ein derartiger Lösungsansatz erfordert einen weiteren Flußweg, der Drucklecken und anderen Problemen unterliegen kann, welche Fehler bei der Drucksteuerung verursachen können. Ferner kann ein weiteres Ventil und ein Drucksensor in der getrennten Leitung benötigt werden, wodurch eine unerwünsch te Komplexität hinzugefügt wird. Ferner können ein Gegen druckregler und die Fluidleitungen, die einen solchen Regler versorgen, einer Verstopfung durch Ablagerungen von Verbin dungen in dem Fluidstrom oder einer Korrosion vom Detektor ausfluß der den Probenstoff zerstörenden Detektoren (z. B. eines Flammenionisationsdetektors oder FIDs) unterliegen. Der offenbarte Lösungsansatz kann ferner einem stillen Fehler unterliegen, bei dem ein Ausfall in der Referenz druckpneumatik den Verlust des gewünschten Steuersignals zur Folge haben kann, falls z. B. der Regler des absoluten Drucks in einem geöffneten Zustand hängenbleiben würde. Ein schwer wiegender Ausfall der Referenzdruckpneumatik kann auftreten, falls der gleiche Regler geschlossen würde.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein System zu schaffen, bei denen die Wirkung des barometrischen Drucks auf den Durchgang des Trägerfluids durch die chromatographische Säule genau und zuverlässig ge steuert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Durchführen einer chromatographischen Analyse eines Fluids in einer Trennsäule gemäß Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung zum Durchführen einer chromatographischen Analyse eines Fluids in einer Trennsäule gemäß Patentanspruch 16 gelöst.

Die Retentionszeitstabilität in einem chromatographischen System ist eine gewünschte Charakteristik, die die Fähigkeit des Systems bestimmt, dicht eluierende Komponenten ordnungs gemäß zu identifizieren oder eine Komponente in einem ge wünschten "Identifikationszeitfenster" zu identifizieren. Die Retentionszeit wird hierin als eine Funktion der Durch schnittslineargeschwindigkeit des Fluids betrachtet, die wiederum eine Funktion der Betriebszustandsparameter, wie z. B. der Säulenabmessungen oder der -Temperatur, dem Einlaß- oder Auslaß-Druck und der Gasviskosität, ist. Eine Reten tionszeitstabilität wird dann erreicht, wenn die tatsäch liche Durchschnittslineargeschwindigkeit des Fluids auf einem ausgewählten Pegel gehalten wird. Wenn die Charakte ristika einer gegebenen Probenverbindung, einer Säule und eines Trägerfluids bekannt sind, kann die Retentionszeit primär durch eine verbesserte Steuerung der Durchschnittsli neargeschwindigkeit des Trägerfluids in der Säule stabili siert werden.

Demgemäß liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen einer chromatographischen Analyse eines Fluids, bei denen der Fluidfluß des Fluids in einer Trennsäule mit einem Auslaß, der einem barometrischen Druck p_atm unterworfen ist, geliefert wird. Eine Mehrzahl von tatsächlichen Betriebszustandsparametern, die den baro metrischen Druck p_atm einschließen, werden erfaßt. Infor mationen, die einen gewünschten Betriebszustandsparameter darstellen, werden empfangen. Gemäß dem gewünschten Be triebszustandsparameter wird eine gewünschte Durchschnitts lineargeschwindigkeit des Fluidflusses bestimmt. Als Reak tion auf eine Änderung des erfaßten barometrischen Druckes wird eine Einstellung des Fluidflusses derart bestimmt, daß durch die Einstellung bewirkt wird, daß die tatsächliche Durchschnittslineargeschwindigkeit im wesentlichen gleich der gewünschten Durchschnittslineargeschwindigkeit ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Steuersignal verwendet, das die Fluidflußeinstellung darstellt, um den Fluidfluß am Säuleneinlaß einzustellen, um die gewünschte Durchschnittslineargeschwindigkeit des Fluid flusses in der Säule zu bewirken.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel und gemäß einem speziellen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Unterschied des tatsächlichen barometrischen Drucks gegen über Standardbedingungen gemessen. Dann wird der Säulenein laßdruck eingestellt, um die Wirkung der barometrischen Schwankungen zu kompensieren.

Das hierin gelehrte Verfahren und die Vorrichtung bieten eine verbesserte Stabilität der Retentionszeit eines chro matographischen analytischen Systems, selbst während das System durch Schwankungen des barometrischen Druckes p_atm beeinflußt ist. Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung erfordern weder ein vollständiges Wirken einer Absolutdrucksteuerung für einen Normalbetrieb, noch das zusätzliche pneumatische Verplomben, das im Stand der Tech nik aufzufinden ist. Ein Ausfall der Sensoren bei dem bevor zugten Ausführungsbeispiel ist ein erfaßbarer Zustand. Der Ausfall eines barometrischen Drucksensors hat z. B. nur den Verlust der barometrischen Druckkompensation zur Folge, und nicht einen stillen Ausfall des Drucksteuersystems.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung des Schwankungsbereichs des barometrischen Drucks gemäß einer Messung des National Weather Service am Wilmington Delaware Air port im März 1991 über einen Zeitraum von siebzehn Tagen;

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines be vorzugten Ausführungsbeispiels eines Gas-Chromatogra phie-Analysesystems, das gemäß den Lehren der vorlie genden Erfindung aufgebaut ist.

Fig. 3 eine vereinfachte schematische Darstellung eines wei teren bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Gas- Chromatographie-Analysesystems, das gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 4 eine vereinfachte schematische Darstellung einer elektronischen Drucksteuerung, die für das System, das in den Fig. 2 oder 3 dargestellt ist, kennzeich nend ist;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Wirkung der Schwan kung des barometrischen Drucks auf die Durchschnitts lineargeschwindigkeit eines Säulenfluidflusses, wobei die Wirkung einer barometrischen Druckänderung nicht gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung kompen siert ist;

Fig. 6 eine graphische Darstellung von Säulenkopfdruck-Kor rekturwerten, die gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt wurden, um in einer typischen Säule eine konstante Durchschnittslineargeschwindigkeit eines Säulenfluidflusses beizubehalten.

Die Vorrichtung und die Verfahren der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um die Steuerung einer Vielzahl von komprimierbaren Fluids in einem analytischen chromatogra phischen System zu steuern. Solche Fluids umfassen Gase, Flüssigkeiten, Mehrkomponenten-Gase und -Flüssigkeiten und Gemische derselben, die für einen geregelten Fluß geeignet sind. Gase sind gemäß der Ausführung der vorliegenden Er findung die bevorzugten Fluids. Deshalb richtet sich die folgende Beschreibung der Erfindung auf ein Gas-Chromato graphie-Analysesystem. Es sollte jedoch offensichtlich sein, daß die hierin gegebenen Lehren auf die Analyse anderer kom primierbarer Fluids anwendbar sind.

In der analytischen Chemie wurden Flüssigkeitschromatogra phie- (LC; LC = Liquid Chromatography) und Gas-Chromatogra phie- (GC; GC = Gas Chromatography) Techniken wichtige Werk zeuge bei der Identifizierung von chemischen Probenkomponen ten. Der elementare Mechanismus, der der chromatographischen Analyse zugrunde liegt, ist die Trennung eines chemischen Probengemisches in einzelne Komponenten, indem das Gemisch in einem Trägerfluid durch eine speziell vorbereitete Trenn säule mit einem retentiven Medium in derselben transportiert wird. Das Trägerfluid wird als mobile Phase und das retenti ve Medium als stationäre Phase bezeichnet. Der grundlegende Unterschied zwischen Flüssigkeits- und Gas-Chromatographie besteht darin, daß die mobile Phase in dem einen Fall eine Flüssigkeit bzw. in dem anderen Fall ein Gas ist. Die analy tische Auswahl zwischen Flüssigkeits- und Gas-Chromatogra phietechniken hängt stark von dem molekularen Gewicht der Komponenten, die analysiert werden sollen, ab. Flüssigkeits chromatographie-Vorrichtungen sind in der Lage, viel schwe rere Komponenten als Gas-Chromatographie-Vorrichtungen zu analysieren. Jedoch sind Gas-Chromatographie-Erfassungs techniken empfindlicher und daher im allgemeinen bevorzugt.

Bei einer Gas-Chromatographieanalyse wird ein inertes Trä gergas durch eine Temperatur-gesteuerte Säule, die eine sta tionäre Phase in der Form eines porösen sorptiven Mediums enthält, oder durch eine hohle Kapillarröhre mit einem inne ren Durchmesser im Bereich einiger hundert Mikrometer, die mit der stationären Phase beschichtet ist, geleitet. Eine Probe des zu prüfenden Gemisches wird in den Trägergasstrom injiziert und durch die Säule geleitet. Während sich das zu prüfende Gemisch durch die Säule bewegt, trennt es sich in seine verschiedenen Komponenten auf. Die Trennung findet primär aufgrund von Unterschieden in den partiellen Drücken jeder Probenkomponente in der stationären Phase gegenüber der mobilen Phase auf. Diese Unterschiede sind eine Funktion der Temperatur in der Säule. Ein Detektor, der am Auslaßende der Säule positioniert ist, erfaßt jede der getrennten Kom ponenten, die in dem Trägerfluid enthalten sind, wenn diese die Säule verlassen.

Elementare Techniken für die Steuerung des Flusses eines Fluids in einem chromatographischen Analysesystem sind Fach leuten bekannt. Für Details eines elektronischen Druck steuersystems können z. B. die U.S.-Patente 4,994,096 und 5,108,466, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind, herangezogen werden. U.S.-Patent 4,994,096 offenbart ferner eine Technik, um zumindest einen Abschnitt der chromatographischen Säule einem Temperaturprofil zu unterwerfen. Klein u. a. offenbaren eine elektronische Druck steuerung von Fluids in "CGC Using a Programmable Electronic Pressure Controller," J. High Resolution Chromatography 13: 361, Mai 1990. Larson, J.R. u. a. erörtern im Journal of Chromatography; 1987, 405, von 163-168 eine fortlaufende Flußprogrammiertechnik für ein Verfahren der Kapillargas chromatographie. Frühere Steuersysteme können z. B. bei Scott, R.P.W., "New Horizons in Column Performance", Gas Chromatography, 1964; Costa Neto, C., u. a., Journal of Chromatography, 1964, 15; und Ziatkis, A., Journal of Gas Chromatography, März 1965, 75-81, gefunden werden.

Demgemäß und wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, rich tet sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur verbesserten Steuerung der Fluidflußmenge durch eine chromatographische Säule. Die bevorzugte Fluid flußsteuerung wird vorzugsweise durch ein geregeltes elek tronisches Drucksystem erreicht, das, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, durch den Typ der verwendeten Druckrückkopp lung charakterisiert sein kann: entweder Vorwärtsdruckrege lung oder Rückwärtsdruckregelung.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, empfängt ein Vorwärtsdruckregler eine Rückkopplung, um den Druck strommäßig nach dem Steuer ventil zu steuern. Wenn der stromabwärts gelegene Druck mo mentan unter den Einstellpunkt abfällt, bewirkt ein Rück kopplungssignal (vorzugsweise ein elektronisches Steuersi gnal), daß die Flußsteuerung eine größere Menge des Fluids durchläßt. Genauso wird das Ventil weiter schließen, wenn der Druck über den Einstellpunkt ansteigt. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, steuert ein Gegendruckregler den Druck strömungs mäßig vor der Flußsteuerung. Wenn der stromaufwärts gelegene Druck momentan unter den Einstellpunkt abfällt, bewirkt z. B. ein Rückkopplungssignal, daß die Steuerung den Fluß redu ziert.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 darge stellt ist, ist ein Gas-Chromatographie-Analysesystem (10A), das in einer Vorwärtsdruckregel-Konfiguration angeordnet ist, das zur Verwendung mit sogenannten direkten Techniken mit Kühlung auf der Säule, mit Packungen und mit großem Durchmesser (d. h. etwa 530 Mikrometer) zugänglich ist. Um eine chromatographische Trennung einer gegebenen Probenver bindung durchzuführen, wird die Probe (11) mittels einer Einspritzöffnung (12) in ein Fluid, vorzugsweise in der Form eines unter Druck gesetzten Trägergases, eingespritzt. Das Trägergas wird der Einlaßöffnung (12) von einer Quelle durch eine Fluidflußsteuerung, vorzugsweise in der Form eines Ven tils (14), zugeführt. Für Fachleute ist es offensichtlich, daß gemäß den nachfolgenden Lehren der Betrieb der Fluß steuerung dazu dient, den Druck und/oder die volumetrische Flußrate des Trägergases in dem GC-System zu steuern. Das Trägergas kann Gase einer oder mehrerer Komponenten enthal ten, wie z. B. Wasserstoff, Stickstoff oder Helium, abhängig von der speziellen chromatographischen Trennung, die durch geführt werden soll. Ein Gemisch von Argon und 4% Metan ist ein gängiges Trägergas, das mit Elektronenaufnahmedetektoren verwendet wird.

Eine Mehrzahl von Wandlern erzeugt Erfassungssignale, die tatsächliche Betriebszustandsparameter darstellen, zur Ver wendung in dem Steuersystem, das nachfolgend beschrieben wird. Vorzugsweise ist ein erfaßter Parameter der Einlaß druck des Trägergases, der an der Einspritzöffnung (12) vorliegt. Dieses Einlaßdruck-Erfassungssignal wird über einen Einlaßdrucksensor (16) zu einer Schnittstelle (42) ge liefert. Danach wird das Signal einem Prozessor (40) ge liefert, der dem Ventil (14) wiederum ein Steuersignal lie fert. Der Betrieb des Ventils (14) regelt dann den Druck des Trägergases als Reaktion auf das Steuersignal. Der spezielle Entwurf des Ventils (14) stellt kein erforderliches Merkmal der vorliegenden Erfindung dar. Z.B. ist ein Druckventil des Modells Nr. 001-1014, das von der Porter Instrument Company, Inc. of Hatfield, Pennsylvania, verkauft wird, geeignet. Ein geeigneter Sensor (16) ist der Wandler 1210-A100G3L, der von I.C. Sensors of Milpitas, CA, verkauft wird.

Die Einspritzöffnung (12) liefert einen Teil des Proben-/-Träger-Gasgemisches zu einer Trennsäule (18), wobei der Rest durch einen nicht-analysierten Ausgang (20) geleitet wird. Der Fluß, der durch den Ausgang austritt, ist als der Sep tum-Auslaßfluß (septum purge flow) bekannt. Durch Beibehal ten eines relativ konstanten Auslaßflusses durch eine strom abwärts-bezogene Flußsteuerung (22) ist es möglich, "fal sche" Spitzen von dem Einspritzöffnungs-Septum (nicht ge zeigt) zu minimieren und ferner eine Luftdiffusion in der Säule (18) zu minimieren. Die Säule (18) ist in einer Tempe ratur-gesteuerten Thermokammer, oder einem Ofen (24) posi tioniert. Der Ofen (24) umfaßt vorzugsweise eine Heizeinheit (26) und einen Temperatursensor (28). Um sicherzustellen, daß sich die Temperatur in dem Ofen (24) auf einem gewünsch ten Pegel befindet, erzeugt ein weiterer Wandler in Form eines Temperatursensors (28) ein weiteres Erfassungssignal, das einen tatsächlichen Betriebszustandsparameter darstellt, d. h. die Temperatur in dem Ofen (24), wobei dieses Signal ebenfalls der Schnittstelle (42) und dem Prozessor (40) zugeführt wird. Die Heizeinheit (26), die auf das Steuersi gnal anspricht, das durch den Prozessor (40) erzeugt wird, bewahrt in dem Ofen (24) eine gesteuerte Temperatur. Die Trägergas-/Proben-Kombination, die die Säule (18) durch läuft, wird dadurch einem Temperaturprofil ausgesetzt, das ein Ergebnis des Betriebs der Heizeinrichtung (26) in dem Ofen (24) ist. Typischerweise wird die Temperatur in dem Ofen (24) gemäß einem ausgewählten Programm derart gesteu ert, daß sich die Probe (11) in ihre Komponenten trennt.

Wenn das Trägergas (das die Probe enthält) die Säule (18) verläßt, wird das Vorliegen einer oder mehrerer die Probe bildender Komponenten durch einen Detektor (30) erfaßt. Der Detektor (30) kann einer der bekannten GC-Detektoren sein, solange er in der Lage ist, zumindest eine physikalisch chemische Eigenschaft des Trägerfluids, das die Säule (18) verläßt, zu bestimmen. Für Fachleute ist es offensichtlich, daß der Ausdruck "Detektor" eine große Vielfalt brauchbarer chromatographischer Detektoren einschließt, wie z. B. einen Flammenionisationsdetektor (FID), einen Photoionisationsde tektor (PID), einen Stickstoff-Phosphor-Detektor (NPD), ei nen Flammenphotometriedetektor (FPD), einen Wärmeleitfähig keitsdetektor (TCD), einen Atomemissionsdetektor (AED), ei nen Elektrolytleitfähigkeitsdetektor (ELCD) und einen Elek troneneinfangdetektor (ECD). Ferner sind Massenspektrumsde tektoren und Infrarotspektrumsdetektoren bekannt.

Wie nachfolgend beschrieben wird, liefert ein weiterer Wandler in der Form eines Sensors des absoluten Umgebungsdrucks (29) ein Signal, das den barometrischen Umgebungsdruck p_atm darstellt, zum Auslaß der Schnittstelle (42) und dem Prozes sor (40). Das Erfassungssignal kann zu zwecken der Erfindung ferner als darstellend für den Säulenauslaßdruck p_o, der als absoluter Druck bezeichnet wird, betrachtet werden. Ein ge eigneter Absolutdruckwandler (29) kann mit einer Membran aufgebaut sein, die über einem Volumen befestigt ist, das ein Vakuum enthält, wodurch der Wandler (16, 32) ein Signal liefert, das die Druckdifferenz über der Membran darstellt. Eine kommerzielle Fassung eines solchen Wandlers, erhältlich von IC Sensors, kann in der Form eines 3,45 N/cm²-Sensors (5 psi) elektrisch abgestimmt sein, um seine Null-Ausgabe bei einem absoluten Druck von 6.9 N/cm² (10 psia) und seinen vollen Ausschlag bei einem absoluten Druck von 10.35 N/cm² (15 psia) zu erzeugen.

Ohne von den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung abzu weichen, kann der Druck des Trägergases ferner gemäß einem Gegendruckmodus geregelt werden, wobei das Ventil (14) den Druck regelt, der in dem Bereich, der strömungsmäßig ober halb des Ventils liegt, erfaßt wird. Das chromatographische Analysesystem (10B), das in Fig. 3 dargestellt ist, ist z. B. in einem Gegendruck-Regelentwurf angeordnet, der für soge nannte geteilte Einspritzungen geeignet ist. Bei einer ge teilten Einspritzung wird ein Teil der Probe (11), die ana lysiert werden soll, in die Säule (18) eingespritzt, während der Rest der Probe (11) von der Säule (18) "abgetrennt" und zu der Entlüftung (23) geleitet wird. Gemäß Fig. 3 wird das Trägergas direkt von einer Flußsteuerung (31) zur Einspritz öffnung (12) geliefert. Der Druck des Trägergases wird durch den Druckwandler (32) bestimmt, der den Druck der Träger gas-/Proben-Kombination in der nicht-analysierten Ausgabe (20) erfaßt. Der Druck des Trägergases, das die Einspritz öffnung (12) verläßt, wird durch ein Ventil (34), das auf ein geeignetes Signal vom Prozessor (40) anspricht, gesteu ert. Das Verhältnis zwischen dem Teil des Proben-/Träger-Ga ses, das zum Ausgang (20) geliefert wird, und dem Rest, der zur Säule (18) geliefert wird, ist als das Teilverhältnis bekannt. Das Teilverhältnis regelt die Menge der Träger gas-/Proben-Kombination, die sich durch die Säule (18) be wegt. Während der Druck des Trägergases in der Säule (18) durch den Betrieb des Ventils (34) gesteuert wird, ist die Trägergas-Flußrate ebenfalls gesteuert.

Abhängig von der speziellen Wahl des Detektors (30) kann das bevorzugte Ausführungsbeispiel ferner eine Einrichtung zum Liefern eines Hilfsgases zu dem Detektor umfassen. Es ist offensichtlich, daß das Hilfsgas Gase einer oder mehrerer Komponenten, wie z. B. Wasserstoff, Stickstoff, Helium, Luft oder Sauerstoff, umfassen kann, abhängig vom verwendeten Detektor. Der Druck des Hilfsgases, das in den Detektor (30) eintritt, wird von einem Wandler (38) erfaßt, um ein weite res Signal, das diesen Betriebszustandsparameter darstellt, zur Schnittstelle (42) und dem Prozessor (40) zu liefern. Der Druck des Hilfsgases wird dann durch ein Ventil (36) als Reaktion auf ein geeignetes Signal durch die Schnittstelle (42) vom Prozessor (40) gesteuert. Geeignete Hilfsgasquel len, -ventile und -wandler, zusammen mit dazugehörigen Vor richtungen, die nicht gezeigt sind, können entsprechend dem Stand der Technik ausgewählt sein.

Bezugnehmend nun auf Fig. 4 wird die Fluidflußsteuerung in dem chromatographischen System (10A, 10B) nachfolgend de taillierter beschrieben. Der Prozessor (40) kann aus Be rechnungsvorrichtungen, die der Durchführung dieser Erfin dung zugänglich sind, z. B. einer oder mehreren Berechnungs vorrichtungen wie Computern, Mikroprozessoren, Mikrosteue rungen, Schaltern, logischen Gattern oder beliebigen äqui valenten logischen Vorrichtungen, die in der Lage sind, die nachfolgend beschriebenen Berechnungen durchzuführen, aus gewählt werden. Der Prozessor (40) ist vorzugsweise mit einer Informationseingabeeinrichtung (38A), die vorzugsweise in der Form einer Tastatur, einer Handtastatur oder einer Computermaus vorliegt, oder einem weiteren Prozessor (nicht gezeigt) gekoppelt, um zusätzliche Betriebszustandsparame ter, Systemkalibrierungsdaten und dergleichen einzugeben. Ferner kann eine Informationsausgabeeinrichtung (38B), wie z. B. eine alphanumerische, eine Video-Anzeige oder ein Drucker, verwendet werden. Der bevorzugte Prozessor (40) kann ferner einen Speicher (41) in der Form von flüchtigen und nicht-flüchtigen Speichervorrichtungen einschließen, in dem Eingabe- und Ausgabe-Informationen, Betriebszustandspa rameter, Systeminformationen und Programme gespeichert und wiedergewonnen werden können. Mitteilungen, die den Benutzer auffordern, bestimmte Informationen, wie z. B. einen ge wünschten Betriebsparameter, z. B. den Einlaßdruck oder den linearen Fluidfluß in der Säule, einzugeben, können vom Pro zessor (40) erzeugt und von der Anzeige (38B) angezeigt wer den. Der Prozessor (40) kann ferner Netzwerk- und Bussy stem-Steuerungen (Eingabe/Ausgabe oder E/A), Isolationsvor richtungen, Taktgeber u. a. verwandte elektronische Komponen ten zur Durchführung der Steuerung, der Verarbeitung und der Kombinationsaufgaben einschließen, die hierin nicht be schrieben sind.

Eine weitere Funktion des Prozessors (40) besteht darin, die Temperatur des Ofens (24) zu steuern. Um dies durchzuführen, sendet der Prozessor (40) ein Steuersignal zu der Heizein richtung (26), um den Wärmebetrag, der von der Heizeinrich tung zu dem Ofen (24) übertragen wird, zu erhöhen oder zu senken. Der Sensor (28) erfaßt die Temperatur in dem Ofen (24) und sendet ein Rückkopplungssignal, das eine solche Temperatur darstellt, zu dem Prozessor (40). Durch Über wachen des Temperaturrückkopplungssignals von dem Sensor (28) kann der Prozessor (40) die Temperatur in dem Ofen (24) durch Steuern der Heizeinrichtung (26) auf einem gewünschten Pegel halten. Die vorliegende Erfindung vollzieht die Steue rung der Ofentemperatur gemäß den Berechnungen, die nachfol gend bezüglich der Fig. 5 bis 6 beschrieben sind.

Gemäß einem speziellen Merkmal der Erfindung ist es offen sichtlich, daß die Flußsteuerungen, die in den Fig. 2 und 3 (in Form der Ventile (14, 34, 36)) dargestellt sind, aus gebildet sind, um zu öffnen oder zu schließen, um einen oder mehrere gewünschte Systembetriebszustandsparameter bei zu behalten, die durch den Systembediener auf der Handtastatur (38) eingegeben oder vom Speicher (41) zurückgewonnen wur den. Gemäß Fig. 4 umfaßt das bevorzugte Ausführungsbeispiel ein elektronisches Drucksteuersystem (39) (EPC-System; EPC = Electronic Pressure Control) zur genauen und wiederholbaren Steuerung des Fluidflusses zu der Säule (18). Die aktive elektronische Drucksteuerung bewirkt vorzugsweise eine ak tive Steuerung des Betriebs der Ventile (14, 34, 36), um sowohl den Einlaßdruck als auch die Flußrate des Träger fluids zu steuern. Der Prozessor (40) erzeugt geeignete Steuersignale von der Schnittstelle (44), um zu bewirken, daß eines oder mehrere Ventile den Druck oder die Flußrate des Fluids, das dieselben durchströmt, erhöhen oder ernied rigen. Z.B. kann das Ventil (14) in Fig. 2 über die Offen zeit einer Öffnung (im Falle eines modulierenden Steuerven tils) oder die Höhe der Lücke über einer Öffnungsfläche (im Falle eines Proportional-Steuerventils) betrieben werden, um den Einlaßdruck des Trägerfluids, das der Trennsäule (18) geliefert wird, zu regeln. Die Fluidflußsteuerung im vor wärts geregelten System, das in Fig. 2 gezeigt ist, kann folglich unter anderem gemäß dem Druck, der durch den Druck sensor (16), der strömungsmäßig unterhalb des Steuerventils (14) liegt, erreicht werden. Ein Ansteigen des erfaßten Drucks bewirkt, daß das Ausgangssignal des Drucksensors (vorzugsweise eine Spannung) ansteigt. Diese Spannung wird über eine Verkabelung zu dem EPC-System (39) gesendet. In Erwiderung wird eine neue und geringfügig kleinere Steuer spannung gemäß den Berechnungen, die durch den Prozessor (40) durchgeführt werden, von der Schnittstelle (42) zu dem Steuerventil (14) zurückgeführt. Die Lücke im Steuerventil wird dann leicht reduziert, was einen etwas kleineren Fluß durch das Ventil und einen etwas geringeren Druck am Druck sensor zur Folge hat. Dieser Rückkopplungsprozeß tritt mit relativ hohen Frequenzen auf, was eine sehr glatte und wie derholbare Drucksteuerung zur Folge hat.

Wie oben erwähnt wurde, können bestimmte gewünschte System betriebszustandsparameter, vorzugsweise der gewünschte Ein laßdruck, vom Bediener durch eine digitale Eingabe an der Tastatur (38) oder durch ein anderes Steuerungsdatensystem eingegeben werden. Tatsächliche Betriebssystemparameter werden erfaßt und zur Verwendung bei Berechnungen dem Pro zessor geliefert. Gemäß einem speziellen Merkmal der Erfin dung wird der barometrische Druck p_atm als ein solcher tat sächlicher Betriebszustandsparameter betrachtet, der mit dem Absolutdrucksensor (29) derart erfaßt werden soll, daß ein Wert, der diesen Parameter darstellt, dann bei Berechnungen, die von dem EPC-System durchgeführt werden, verwendet wird, um Steuersignale zum Bewirken von Einlaßdruckänderungen abzuleiten. Der Prozessor (40) kann den Einlaßdruck gemäß einer Steuerschleifen-Firmware, die sich in dem Speicher (41) befindet, durch Erzeugen von Steuersignalen, die den Betrieb der Ventile (14) leiten, auf einem berechneten Pegel halten. Die erzeugten Steuersignale besitzen eine digitale Form und können dem Ventil (14) geliefert werden oder vor dem Übertragen zu dem Ventil (14) durch einen Digital-/Ana log-Wandler (46) (D/A-Wandler) in eine analoge Form umge wandelt und durch einen Verstärker (48) geeignet verstärkt werden. Abhängig vom Charakter der Erfassungssignale (ob analog oder digital) können analoge Erfassungssignale von den Wandlern zu dem Prozessor (40) geliefert werden, indem zuerst die analogen Signale, die von den Druckwandlern (16) erzeugt werden, durch einen Mehrkanal-Analog-/Digital-Wand ler (50) von einem analogen in ein digitales Signal umge wandelt werden. Die digitalen Signale, die von dem A/D- Wandler erzeugt werden, werden dann dem Prozessor (40) zu geführt. Digitale Erfassungssignale, können direkt zu dem Prozessor (40) geleitet werden. Weitere Details über die Auswahl und den Betrieb von Komponenten, wie z. B. die Wandler (46, 50), den Prozessor (40), die Schnittstelle (44) und die Wandler (16, 29, 32) können gemäß bekannter Steuersy steme überdacht werden.

Bezugnehmend nun auf die Fig. 5 und 6 ist es offensichtlich, daß die Gleichungen, die den Fluß durch eine Säule regeln, auf absoluten Drücken (und keinen Manometerdrücken) basieren müssen. Folglich und gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Retentionszeitstabilität als eine Funktion des Säulen fluidflusses betrachtet werden und somit als eine Funktion der tatsächlichen Betriebszustandsparameter, wie z. B. der Säulentemperatur, des Einlaßdrucks und des Auslaßdrucks. Außerdem sind diese Betriebszustandsparameter zu einer Dif ferenzierung tauglich, um die Wirkung jedes Parameters auf die Retentionszeit herauszufinden.

In dem speziellen Rückkopplungssteuersystem, das oben be schrieben ist, empfängt der Prozessor (40) ein oder mehrere gewünschte Betriebszustandsparameter in der Form des ge wünschten Einlaßdruckes, des gewünschten Säulen-Massenfluß- Einstellpunktes oder der gewünschten Säulendurchschnitts lineargeschwindigkeit. Weitere Betriebszustandsparameter, die andere Daten, die zu dem Betrieb des Systems (10A, 10B) gehören, wie z. B. der Gastyp und die Säulenabmessungen, dar stellen, können aus dem Speicher (41) wiedergewonnen werden. Nach dem Bestimmen der gewünschten Durchschnittslinearge schwindigkeit des Trägergases bei einem ausgewählten ge wünschten Betriebszustandsparameter, wie z. B. dem gewünsch ten Säuleneinlaßdruck, bezogen auf eine normierte Temperatur und einen normierten Druck, wird das Ergebnis als eine "Re ferenz" zum Vergleich mit den Ergebnissen nachfolgender Be rechnungen gespeichert. Schließlich kann (können) durch Be rechnen eines oder mehrerer neuer Betriebszustandsparameter (wie z. B. des Einlaßdruckes), die die tatsächliche Durch schnittslineargeschwindigkeit auf die gewünschte Durch schnittslineargeschwindigkeit einstellen, der (die) geeigne te(n) Betriebszustandsparameter eingestellt werden. Als ein Zwischenergebnis einer derartigen Steuerung ist die ge wünschte Durchschnittslineargeschwindigkeit in Wirklichkeit realisiert und folglich konstant gemacht. Das nachfolgende Ergebnis des Realisierens der gewünschten Durchschnittsli neargeschwindigkeit ist es jedoch, die Retentionszeit des Systems (10A, 10B) zu stabilisieren, selbst während das Sy stem durch Schwankungen des barometrischen Drucks patm be einflußt ist. Die vorliegende Erfindung betrachtet die Ver wendung eines oder mehrerer gewünschter Betriebszustandspa rameter, vorzugsweise in der Form des gewünschten Einlaß drucks, des gewünschten Säulenflusses oder der gewünschten Säulendurchschnittslineargeschwindigkeit, als bestimmend für den gewünschten Durchschnittslinearfluß des Trägerfluids. Bei den folgenden Berechnungen wurde der gewünschte Einlaß druck als der gewünschte Betriebszustandsparameter ausge wählt. Die Auswahl des Einlaßdrucks sollte jedoch nicht als begrenzend betrachtet werden, da andere Betriebszustandspa rameter zur Verwendung in den folgenden Berechnungen aus gewählt werden können.

Um einen Wert für die Durchschnittslineargeschwindigkeit des Fluidflusses in einer gegebenen Trennsäule zu berechnen, wird die Lineargeschwindigkeit des Säulenflusses am Säulen ausgang µ_o gemäß folgender Gleichung auf die Säulen-Einlaß- und -Auslaß-Drücke bezogen:

in der F_c(o) die volumetrische Auslaßflußrate ist, η die Viskosität ist, p_i und p_o die Säuleneinlaß- und -auslaß drücke sind und r und L der Säulenradius bzw. die Säulen länge sind. Die Durchschnittslineargeschwindigkeit bezieht sich durch einen Korrekturfaktor, j, auf die Auslaßlinear geschwindigkeit:

daher

und Kombinieren der Gleichungen für die Durchschnittsli neargeschwindigkeit und die Auslaßgeschwindigkeit ergibt,

in der p_i der absolute Einlaßdruck ist, p_o der Auslaßdruck ist, η der Viskositätskoeffizient des Gases ist, L die Länge der Säule ist und r der innere Radius der Säule ist.

Es ist nun offensichtlich, daß das betrachtete elektronische Drucksteuersystem programmiert werden kann, um die Berech nungen basierend auf der vorhergehenden Definition der Durchschnittslineargeschwindigkeit des Fluidflusses in der Trennsäule durchzuführen. Wie nachfolgend zu sehen ist, führt das bevorzugte Ausführungsbeispiel die Berechnungen, die sich auf zwei unterschiedliche Interpretationen der Durchschnittslineargeschwindigkeit, die oben definiert ist, beziehen, durch. Erstens existiert eine gewünschte Durch schnittslineargeschwindigkeit des Fluids, das gesteuert wird. Zweitens existiert eine tatsächliche Durchschnitts lineargeschwindigkeit des Fluids, das gesteuert wird. Ferner kann man, während vom Systembediener erwartet wird, den gewünschten Manometerdruck p_gd als einen gewünschten Be triebszustandsparameter einzugeben, p_gd + p_atm = p_i und im nominellen Betrieb p_atm = p_o betrachten.

Demgemäß kann die gewünschte Durchschnittslineargeschwindig keit folgendermaßen definiert werden.

wobei p_id = der Einlaßdruck, der als ein gewünschter Betriebszustandsparameter vorgesehen ist, und p_o1atm gleich eine Atmosphäre ist. Die tatsächliche Durchschnittslinearge schwindigkeit kann folgendermaßen definiert werden:

wobei p_i = p_g + p_or und p_or = der erfaßte barometrische Druck (der der Schwankung unterworfen ist) gilt. Das Ziel der Fluidflußsteuerung ist es, eine gewünschte Beziehung zwischen µ_ref und µ_tatsächlich zu erreichen, die folgender maßen definiert ist:

µ_ref ≡ µ_tatsächlich (8)

Durch Kombinieren und Vereinfachen der Gleichungen (6) bis (8) erhält man die gewünschte Beziehung:

wobei gilt: p_i = p_g + p_or

Durch Auflösen der Gleichung (9) nach p_g erhält man einen korrigierten Wert des Einlaßdrucks, der die tatsächliche Durchschnittslineargeschwindigkeit auf einem konstanten Wert hält.

Beim Betrieb des bevorzugten Ausführungsbeispiels, während sich p_or mit der Zeit ändert, ändert die elektronische Drucksteuerung entsprechend p_g, so daß µ_gewünscht = µ_tatsächlich, wobei µ_gewünscht der Wert ist, der aus zu mindest einem gewünschten Betriebsparameter (z. B. einem Wert, der als eine Eingabe durch den Bediener vorgesehen ist) berechnet ist. Solche Bestimmungen durch den Prozessor können gemäß einem eingebetteten Programm bewirkt werden, das die obigen Gleichungen gemäß bekannter Berechnungstech niken benutzt (z. B. kann die notwendige Bestimmung durch Wiedergewinnung vorbestimmter Werte aus einer Zugriffsta belle erhalten werden). Korrekturfaktoren können derart vorbestimmt sein, daß der Wert von p_g für ein gegebenes p_o im Speicher (41) zur Umwandlung und Verwendung durch den Mikroprozessor als ein Korrekturfaktor gespeichert sein kann. Durch derartiges Handeln wird die tatsächliche Durch schnittslineargeschwindigkeit konstant gemacht, mit einer begleitenden Verbesserung der Retentionszeitstabilität des chromatographischen Systems.

In dem betrachteten analytischen System wird die Durch schnittslineargeschwindigkeit des Fluidflusses in einer Trennsäule einer Analyse unterworfen, wie oben gezeigt ist, um eine Korrektur des Trennsäulen-Einlaßdruckes zu errei chen, um eine verbesserte Retentionszeitstabilität zu er halten. Das Verhalten einer experimentellen Fassung des bevorzugten Ausführungsbeispiels wurde demgemäß in einem modifizierten Gerät des Modells Hewlett-Packard HP 5890A modelliert, um die Wirkung von barometrischen Druckände ungen auf die Retentionszeit zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in den Fig. 5 und 6 gezeigt.

Fig. 5 zeigt die Wirkung des barometrischen Drucks auf die tatsächliche Durchschnittsgeschwindigkeit einer typischen zu prüfenden Kapillarsäule. Fig. 6 veranschaulicht berechnete, experimentelle Korrekturfaktoren für die Änderung eines ge gebenen Einlaßdrucks in einer typischen zu prüfenden Kapil larsäule. Die dargestellten Faktoren wurden berechnet, um eine konstante Durchschnittssäulengeschwindigkeit, relativ zu einem Auslaßdruck von 1 bar, für verschiedene Einlaß drücke zu berechnen. Fig. 6 zeigt die Korrekturfaktoren als Säulendruck in mpsi (1 psi = 0,69 N/cm²) für einen Bereich von 0.138 N/cm² (0.2 psi) der barometrischen Druckschwan kung. Z.B. würde eine barometrische Änderung von 10% (eine Reduzierung von 1.0 bar auf 0.9 bar) bei einem Einlaßdruck von 3.5 bar eine Korrektur des Einlaßdrucks von -0.276 N/cm² (-0.460 psi) erfordern. Es ist zu bemerken, daß der gezeigte Korrekturfaktor für höhere Einlaßdrücke im Vergleich zum Korrekturfaktor für geringere Einlaßdrücke größer ist. Die Fig. 5 und 6 zeigen folglich, daß die Wirkung einer barome trischen Druckschwankung auf das Verhalten des analytischen Systems bei höheren Einlaßdrücken größer wird. Dies ist ein wichtiger Faktor, wenn der zulässige Einlaßdruck erhöht wird, wie dies in Gaschromatographie-Analysesystemen der Fall ist, die von stark erhöhten Einlaßdrücken abhängen, um die als "Hochgeschwindigkeits"-Chromatographie bekannte Chromatographie zu erhalten.

Claims

1. Verfahren zum Durchführen einer chromatographischen Ana lyse eines Fluids in einer Trennsäule (18) mit einem Auslaß, der einem barometrischen Druck (p_atm) unter liegt, das folgende Schritte aufweist:
Liefern eines Fluidflusses des Fluids in die Trennsäule (18);
Erfassen einer Mehrzahl von tatsächlichen Betriebszu standsparametern, denen der Fluidfluß unterworfen ist, wobei die Mehrzahl der tatsächlichen Betriebszustands parameter den barometrischen Druck (p_atm) einschließt;
Liefern von Informationen, die einen gewünschten Be triebszustandsparameter darstellen;
Bestimmen einer gewünschten Durchschnittslineargeschwin digkeit des Fluidflusses gemäß dem gewünschten Betriebs zustandsparameter;
Bestimmen einer tatsächlichen Durchschnittslinearge schwindigkeit des Fluidflusses gemäß der erfaßten Mehr zahl von tatsächlichen Betriebszustandsparametern; und
Steuern der Menge des Fluidflusses als eine Funktion einer vorbestimmten Beziehung der gewünschten Durch schnittslineargeschwindigkeit zu der tatsächlichen Durchschnittslineargeschwindigkeit, um zu bewirken, daß die tatsächliche Durchschnittslineargeschwindigkeit im wesentlichen gleich der gewünschten Durchschnittslinear geschwindigkeit ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Informationen, die einen gewünschten Betriebszustandsparameter darstel len, Daten einschließen, die einen gewünschten Einlaß druck (p_i) darstellen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Informa tionen, die einen gewünschten Betriebszustandsparameter darstellen, Daten einschließen, die eine Fluidflußrate darstellen.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Informationen, die einen gewünschten Betriebszustands parameter darstellen, Daten einschließen, die eine ge wünschte Durchschnittslineargeschwindigkeit (µ_o) des Fluids am Säulenauslaß darstellen.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Fluidflußsteuerung durch ein Signal-gesteuertes Einlaß druckventil (14; 34) geliefert wird und der Schritt des Steuerns des Fluidflusses ferner das Berechnen eines eingestellten Einlaßdruckes einschließt, der die tat sächliche Durchschnittslineargeschwindigkeit auf die gewünschte Durchschnittslineargeschwindigkeit einstellt, und ferner den Schritt des Zuführens eines Steuersig nals, das den eingestellten Einlaßdruck darstellt, zu dem Einlaßdruckventil (14; 34) einschließt.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Fluidflußsteuerung durch eine Signal-gesteuerte volu metrische Flußsteuerung (14; 34) geliefert wird und der Schritt des Bestimmens einer Einstellung des Fluidflus ses ferner das Berechnen einer eingestellten volumetri schen Flußrate einschließt, die die tatsächliche Durch schnittslineargeschwindigkeit auf die gewünschte Durch schnittslineargeschwindigkeit einstellt, und ferner den Schritt des Zuführens eines Steuersignals, das die ein gestellte volumetrische Flußrate darstellt, zu der Fluß steuerung (14; 34).

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schritt des Bestimmens der tatsächlichen Durchschnitts lineargeschwindigkeit gemäß einem tatsächlichen Be triebszustandsparameter, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist, durchgeführt: Tc = Säulentemperatur (absolute Temperatur),
Ts = Standardumgebungstemperatur (absolute Temperatur),
Ps = Standardumgebungsdruck (bezogen auf 1 atm = 760 torr),
d = Säulendurchmesser,
L = Säulenlänge,
p_i = Einlaßdruck,
p_o = Auslaßdruck,
µ_o = Lineargeschwindigkeit des Fluids am Säulenauslaß,
µ = Durchschnittslineargeschwindigkeit des Fluids,
F_co = volumetrischer Säulenfluß
η = Fluidviskosität.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Beziehung gemäß folgender Gleichung geliefert wird: µ_ref ≡ µ_tatsächlich (8)wobei µ_ref die gewünschte Durchschnittslineargeschwin digkeit und µ_tatsächlich die tatsächliche Durchschnitts lineargeschwindigkeit jeweils des Fluidflusses ist.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Fluid ein Trägergas aufweist.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem der Schritt des Er fassens einer Mehrzahl von Betriebszustandsparametern das Empfangen eines ersten Erfassungssignals, das den Trennsäulen-Einlaßdruck p_i darstellt, und eines zweiten Erfassungssignals, das den Trennsäulen-Auslaßdruck p_o darstellt, einschließt.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem der Schritt des Erfassens einer Mehrzahl von Betriebszustandsparametern das Beziehen des ersten Erfassungssignals auf das zweite Erfassungssignal einschließt.

12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Beziehung gemäß folgender Gleichung geliefert wird:

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, das ferner folgende Schritte aufweist:
Liefern des Fluidflusses von dem Trennsäulenauslaß zu einem Detektor (30); und
Kombinieren eines Hilfsgases mit dem Fluidfluß zu dem Detektor (30), wobei der Schritt des Erfassens einer Mehrzahl von Betriebszustandsparametern das Empfangen eines dritten Erfassungssignals, das einen Detektor hilfsgasdruck darstellt, einschließt.

14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem eine Probe (11) durch eine Einspritzöffnung (12) in das Fluid eingespritzt wird und bei dem der Fluß des Träger gases strömungsmäßig vor der Einspritzöffnung (12) ge steuert wird.

15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem die Probe (11) durch eine Einspritzöffnung (12) in das Fluid eingespritzt wird und bei dem der Fluß des Fluids strömungsmäßig nach der Einspritzöffnung (12) gesteuert wird.

16. Vorrichtung (10A; 10B) zum Durchführen einer chromato graphischen Analyse eines Fluids in einer Trennsäule (18) mit einem Auslaß, der einem barometrischen Druck patm unterliegt, die folgende Merkmale aufweist:
eine Fluidflußsteuerung (14; 34) zum Liefern eines wähl baren Flusses des Fluids in die Trennsäule (12);
eine Mehrzahl von Wandlern (16, 29; 32) zum Erfassen ei ner jeweiligen Mehrzahl von tatsächlichen Betriebszu standsparametern, denen der Fluidfluß unterworfen ist, wobei die Mehrzahl von Wandlern (16, 29; 32) den barome trischen Druck p_atm einschließt;
eine Einrichtung zum Liefern von Informationen, die ei nen gewünschten Betriebszustandsparameter darstellen;
einen Prozessor (40) zum:

a. Bestimmen einer gewünschten Durchschnittslinearge schwindigkeit des Fluidflusses gemäß dem gewünschten Betriebszustandsparameter,
b. Bestimmen einer tatsächlichen Durchschnittslinear geschwindigkeit des Fluidflusses gemäß der erfaßten Mehrzahl von tatsächlichen Betriebszustandsparame tern;
c. Bestimmen der Menge des Fluidflusses als eine Funk tion einer vorbestimmten Beziehung der gewünschten Durchschnittslineargeschwindigkeit zu der tatsäch lichen Durchschnittslineargeschwindigkeit, um zu bewirken, daß die tatsächliche Durchschnittslinear geschwindigkeit im wesentlichen gleich der gewünsch ten Durchschnittslineargeschwindigkeit ist; und

eine Schnittstelle (42) zum Liefern eines Steuersignals, das die bestimmte Fluidflußmenge darstellt, zu der Fluidflußsteuerung (14; 34).

17. Vorrichtung (10A; 10B) gemäß Anspruch 16, bei der die Informationsliefereinrichtung ferner eine Informations eingabevorrichtung (38A) umfaßt.

18. Vorrichtung (10A; 10B) gemäß Anspruch 16 oder 17, die ferner eine Informationsausgabevorrichtung (38B) ein schließt.

19. Vorrichtung (10A; 10B) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, die ferner eine Speichervorrichtung (41) zum Liefern eines Programms einschließt, das die vorbestimmte Bezie hung der gewünschten Durchschnittslineargeschwindigkeit zu der tatsächlichen Durchschnittslineargeschwindigkeit darstellt.

20. Vorrichtung (10A; 10B) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der die Fluidflußsteuerung ferner ein Einlaß druckventil (14; 34) aufweist und die bestimmte Fluid flußmenge ferner einen eingestellten Einlaßdruck auf weist.

21. Vorrichtung (10A; 10B) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der die Fluidflußsteuerung ferner eine volu metrische Flußsteuerung aufweist und die bestimmte Fluidflußmenge ferner eine eingestellte volumetrische Flußrate aufweist.

22. Vorrichtung (10A; 10B) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, bei der das Fluid ein Trägergas aufweist.

23. Vorrichtung (10A; 10B) gemäß Anspruch 22, bei der die Mehrzahl von Wandlern (16, 29; 32) einen Drucksensor (16; 32) zum Liefern eines ersten Erfassungssignals, das den Trennsäuleneinlaßdruck p_i darstellt, einschließt.

24. Vorrichtung (10A; 10B) gemäß Anspruch 22, bei der die Mehrzahl von Wandlern (16, 29; 32) einen Drucksensor zum Liefern eines zweiten Erfassungssignals, das den Trenn säulen-Auslaßdruck p_o darstellt, einschließt.

25. Vorrichtung (10A; 10B) gemäß einem der Ansprüche 22 bis 24, bei der die vorbestimmte Beziehung gemäß folgender Gleichung geliefert wird: µ_ref ≡ µ_tatsächlich (8)wobei µ_ref die gewünschte Durchschnittslineargeschwin digkeit und µ_tatsächlich die tatsächliche Durchschnitts lineargeschwindigkeit jeweils des Fluidflusses ist.

26. Vorrichtung (10A; 10B) gemäß einem der Ansprüche 22 bis 25, bei der die vorbestimmte Beziehung ferner gemäß fol gender Gleichung geliefert wird: wobei gilt: p_i = p_g + p_or

27. Vorrichtung (10A) gemäß einem der Ansprüche 22 bis 26, die ferner eine Einspritzöffnung (12) aufweist, in der eine Probe (11) in das Fluid eingespritzt werden kann und bei der die Fluidflußsteuerung (14) angeordnet ist, um den Fluidfluß strömungsmäßig vor der Einspritzöffnung zu steuern.

28. Vorrichtung (10B) gemäß einem der Ansprüche 22 bis 26, die ferner eine Einspritzöffnung (12) einschließt, in der eine Probe (11) in das Fluid eingespritzt werden kann, und bei der die Fluidflußsteuerung (34) angeordnet ist, um den Fluidfluß strömungsmäßig nach der Einspritz öffnung zu steuern.

29. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 22 bis 28, die ferner folgende Merkmale aufweist:
einen Detektor (30) zum Empfangen des Fluidflusses vom Trennsäulenauslaß;
eine Einrichtung zum Kombinieren eines Hilfsgases mit dem Fluidfluß zu dem Detektor (30); und
einen Drucksensor (38) zum Liefern eines dritten Erfas sungssignals, das einen tatsächlichen Betriebsparameter in der Form des Detektorhilfsgasflusses darstellt.