JP2005083788A - Connection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスクロマトグラフ装置の分離カラムと質量分析装置とを接続する接続装置に関するものである。 The present invention relates to a connection device for connecting a separation column of a gas chromatograph device and a mass spectrometer.
ガスクロマトグラフィーの一つの方法として、ガスクロマトグラフ装置の分離カラムで分離された気体成分を検出する検出装置に質量分析装置を用いる方法が知られている。 As one method of gas chromatography, a method using a mass spectrometer as a detection device for detecting a gas component separated by a separation column of a gas chromatograph device is known.
前記質量分析装置は、前記分離カラムで分離された気体成分に電子を照射することによりイオン化し、得られたイオンを磁場または高周波電圧が印加された4本の電極により構成される電場により、所定範囲の質量/電荷比を持つイオンに分離して、各イオンのイオン強度を検出するものである。前記イオン強度は、例えば、所定範囲の質量/電荷比を持つイオンを検出器に集め、前記検出器に到達したイオンを該検出器で放電させ、それぞれの質量のイオンの相対的な強度に比例した電流を発生させることにより検出する。前記質量分析装置の内部は、前記気体成分のイオン化、イオン強度検出のために、高真空状態下、300℃程度の高温に維持されている。 The mass spectrometer is ionized by irradiating electrons to a gas component separated by the separation column, and the obtained ions are predetermined by an electric field composed of four electrodes to which a magnetic field or a high-frequency voltage is applied. The ions are separated into ions having a mass / charge ratio within a range, and the ion intensity of each ion is detected. The ion intensity is proportional to the relative intensity of ions of each mass, for example, ions having a mass / charge ratio in a predetermined range are collected in a detector, and ions reaching the detector are discharged by the detector. It is detected by generating a current. The inside of the mass spectrometer is maintained at a high temperature of about 300 ° C. in a high vacuum state for ionization of the gas component and detection of ionic strength.
一方、前記ガスクロマトグラフ装置では、分析対象、分析条件等に応じて、前記分離カラムを交換することがある。このとき、前記分離カラムと前記質量分析装置とが直接に接続されていると、該分離カラムを取り外したときに、外気が高真空状態下、前記高温に維持されている該質量分析装置内に急激に流入し、内部の装置類が破損する虞がある。 On the other hand, in the gas chromatograph apparatus, the separation column may be exchanged depending on the analysis target, analysis conditions, and the like. At this time, if the separation column and the mass spectrometer are directly connected, when the separation column is removed, the outside air is maintained in the high temperature under a high vacuum state in the mass spectrometer. There is a risk of sudden inflow and damage to internal devices.
前記事態を避けるためには、前記質量分析装置内を100℃以下の温度に冷却した後に、前記分離カラムを取り外し、該質量分析装置内を大気開放することが必要である。しかし、このようにするときには、一旦前記質量分析装置内を冷却し、大気開放して、前記分離カラムを交換した後、再び所定の真空度に減圧し、所定の温度に加熱するという操作が必要であり、再び使用可能になるまでに長時間を要するという問題がある。 In order to avoid the above situation, it is necessary to cool the interior of the mass spectrometer to a temperature of 100 ° C. or lower, then remove the separation column and open the interior of the mass spectrometer to the atmosphere. However, when doing so, it is necessary to once cool the inside of the mass spectrometer, open it to the atmosphere, replace the separation column, and then reduce the pressure to a predetermined degree of vacuum again and heat it to a predetermined temperature. There is a problem that it takes a long time before it can be used again.
そこで、前記質量分析装置内を前記高真空状態下、前記高温に維持したまま、前記分離カラムを交換するために、該分離カラムを取り外したときに外気が該質量分析装置に流入することを抑制する手段が望まれる。 Therefore, in order to replace the separation column while maintaining the inside of the mass spectrometer at the high temperature under the high vacuum state, it is possible to prevent outside air from flowing into the mass spectrometer when the separation column is removed. A means to do this is desired.
従来、前記分離カラムを取り外したときに外気が前記質量分析装置に流入することを抑制する手段として、該分離カラムと該質量分析装置とを、溶融シリカからなる内径0.1〜0.15mmのキャピラリーチューブ(以下、FSキャピラリーチューブと略記する)により接続する手段が知られている。尚、前記手段は、研究施設等においてノウハウ的に用いられている手段であり、本発明者は該手段が記載された文献を確認していないので、本明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。 Conventionally, as a means for suppressing the outside air from flowing into the mass spectrometer when the separation column is removed, the separation column and the mass spectrometer have an inner diameter of 0.1 to 0.15 mm made of fused silica. Means for connecting by a capillary tube (hereinafter abbreviated as FS capillary tube) are known. Note that the above means are means that are used know-how in research facilities and the like, and since the present inventor has not confirmed the literature in which the means is described, prior art document information to be described in the present specification. There is no.
前記手段によれば、前記FSキャピラリーチューブは前記分離カラムと共に前記ガスクロマトグラフ装置の恒温槽内に収容され、一方の端部で前記質量分析装置に接続され、他方の端部が該分離カラムと着脱自在とされている。そして、前記分離カラムを交換するときには、該分離カラムを前記FSキャピラリーチューブから取り外す。このようにすると、前記質量分析装置にはFSキャピラリーチューブが接続されたままであるので、前記内径を備える該FSキャピラリーチューブが該質量分析装置に流入しようとする外気に対する抵抗となり、該外気の流入が抑制される。従って、前記質量分析装置内を前記高真空状態下、前記高温に維持したまま、装置類を破損することなく、前記分離カラムの交換を行うことができる。 According to the means, the FS capillary tube is housed in the thermostat of the gas chromatograph apparatus together with the separation column, connected to the mass spectrometer at one end, and the other end is attached to and detached from the separation column. It is supposed to be free. And when exchanging the separation column, the separation column is removed from the FS capillary tube. In this way, since the FS capillary tube remains connected to the mass spectrometer, the FS capillary tube having the inner diameter becomes a resistance against the outside air that is about to flow into the mass spectrometer, and the inflow of the outside air is reduced. It is suppressed. Therefore, the separation column can be exchanged without damaging the devices while maintaining the inside of the mass spectrometer at the high temperature under the high vacuum state.
ところで、前記FSキャピラリーチューブは、前記質量分析装置に流入しようとする外気に対する抵抗として作用するには70〜150cmほどの長さを必要とし、直線状のままでは前記恒温槽に収容することができない。このため、前記FSキャピラリーチューブをループ状に巻いて、前記恒温槽に収容することが行われている。 By the way, the FS capillary tube needs a length of about 70 to 150 cm to act as resistance to the outside air to flow into the mass spectrometer, and cannot be accommodated in the thermostat if it remains linear. . For this reason, the FS capillary tube is wound in a loop shape and accommodated in the thermostat.
しかしながら、前記FSキャピラリーチューブは、硬く、脆いために、直径15〜25cm程度のループ状とすることが限度であり、これより小径にすることができないので、ループ状としても十分に小型化することが難しい。このため、前記FSキャピラリーチューブは、前記分離カラムの着脱の際に障害になったり、破損することがあるという不都合がある。 However, since the FS capillary tube is hard and brittle, it is limited to a loop shape with a diameter of about 15 to 25 cm, and since it cannot be made smaller than this, the loop shape can be sufficiently downsized. Is difficult. For this reason, the FS capillary tube has an inconvenience that it may become an obstacle or break when the separation column is attached or detached.
本発明は、かかる不都合を解消して、取り扱い容易で、分離カラムの着脱の障害になることのない接続装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a connection device that eliminates such inconvenience, is easy to handle, and does not obstruct the attachment / detachment of a separation column.
かかる目的を達成するために、本発明の接続装置は、気体試料を成分毎に分離する分離カラムを備える分離手段と、該分離カラムで分離された成分を真空状態下で検出する検出手段とを接続する接続装置において、コイル状に巻いた長尺の内面を不活性化した金属毛細管からなり、一方の端部で該検出手段に接続すると共に、他方の端部が該分離カラムと着脱自在とされて、該分離カラムが取り外されたときに該検出手段に対する外気の流入を抑制する抵抗管と、該抵抗管をコイル形状を保持する保持部材とを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the connection device of the present invention includes a separation unit that includes a separation column that separates a gas sample for each component, and a detection unit that detects a component separated by the separation column in a vacuum state. In the connecting device to be connected, the long inner surface wound in a coil shape is made of an inactivated metal capillary tube. One end is connected to the detection means, and the other end is detachable from the separation column. And a resistance tube that suppresses the inflow of outside air to the detection means when the separation column is removed, and a holding member that holds the resistance tube in a coil shape.
本発明の接続装置では、前記抵抗管は、内面を不活性化した金属毛細管をコイル状に巻くことにより形成され、一方の端部で前記検出手段に接続すると共に、他方の端部が該分離カラムと着脱自在とされている。そこで、前記分離カラムを交換するために、該分離カラムを前記金属毛細管から取り外すときには、前記金属毛細管は、一方の端部で前記検出手段に接続されたままとなっている。従って、該金属毛細管が該検出手段に流入しようとする外気に対して抵抗となって、該外気の流入が抑制され、前記検出手段内を前記真空状態に維持したまま、前記分離カラムの交換を行うことができる。 In the connection device of the present invention, the resistance tube is formed by winding a metal capillary tube whose inner surface is inactivated in a coil shape, and is connected to the detection means at one end, and the other end is the separation It is detachable from the column. Thus, when the separation column is removed from the metal capillary to replace the separation column, the metal capillary remains connected to the detection means at one end. Accordingly, the metal capillary tube becomes a resistance against the outside air that is about to flow into the detection means, the inflow of the outside air is suppressed, and the separation column is replaced while the inside of the detection means is maintained in the vacuum state. It can be carried out.
前記金属毛細管は柔軟であるので、小径のコイル形状とすることができ、長尺のものをコンパクト化して前記分離手段内に収容することができる。しかし、前記金属毛細管は柔軟であるために、それ自体では前記コイル形状を保持することができず、自重により垂れ下がる等するため、取り扱いが難しい。そこで、本発明の接続装置では、前記抵抗管をコイル形状を保持する保持部材を備えている。 Since the metal capillary is flexible, it can be formed into a small-diameter coil shape, and a long one can be made compact and accommodated in the separating means. However, since the metal capillary is flexible, it cannot hold the coil shape by itself and hangs down due to its own weight, so that it is difficult to handle. Therefore, the connection device of the present invention includes a holding member for holding the resistance tube in a coil shape.
この結果、本発明の接続装置によれば、長尺の金属毛細管からなる抵抗管をコンパクト化して前記分離手段内に収容することができ、しかもコンパクト化された該抵抗管の取り扱いを容易にして、該抵抗管が前記分離カラムの着脱の障害になることを防止することができる。 As a result, according to the connecting device of the present invention, a resistance tube made of a long metal capillary can be made compact and accommodated in the separating means, and the compacted resistance tube can be easily handled. The resistance tube can be prevented from becoming an obstacle to the attachment and detachment of the separation column.
本発明の接続装置において、前記保持部材は、内部に前記抵抗体を収納して前記コイル形状を保持する収納部を備え、一方の端部で前記検出手段に接続すると共に、他方の端部が前記分離カラムと着脱自在とされていることを特徴とする。この結果、本発明の接続装置によれば、前記抵抗体の前記コイル形状を保持する保持部材を、前記検出手段との接続と、前記分離カラムと着脱自在とする構成とに利用することができる。 In the connection device according to the aspect of the invention, the holding member includes a storage portion that stores the resistor and holds the coil shape therein, and is connected to the detection unit at one end, and the other end is The separation column is detachable. As a result, according to the connection device of the present invention, the holding member that holds the coil shape of the resistor can be used for connection to the detection means and a configuration that is detachable from the separation column. .
また、本発明の接続装置において、前記金属毛細管は、例えば不活性化金属キャピラリーチューブを用いることができる。 In the connection device of the present invention, for example, an inactivated metal capillary tube can be used as the metal capillary tube.
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図1は本実施形態の接続装置を用いるガスクロマトグラフ−質量分析装置のシステム構成図であり、図2は本実施形態の接続装置を示す説明的断面図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram of a gas chromatograph-mass spectrometer using the connection device of the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory sectional view showing the connection device of the present embodiment.
図1に示すガスクロマトグラフ−質量分析装置は、分離手段としてのガスクロマトグラフ装置1と、検出手段としての質量分析装置2とを備えている。ガスクロマトグラフ装置1は、恒温槽3内に気体試料を成分毎に分離する分離カラム4を備え、分離カラム4は一方の端部が試料注入口5に接続され、他方の端部が恒温槽3に収容された接続装置6に接続されている。そして、接続装置6は、質量分析装置2内のイオン源7に臨む位置に開口する中空円筒状のインターフェース8に接続されている。
The gas chromatograph-mass spectrometer shown in FIG. 1 includes a gas chromatograph apparatus 1 as a separating means and a
接続装置6は、図2に示すように、コイル状に巻いた金属キャピラリーチューブからなる抵抗管11と、抵抗管11のコイル形状を保持する保持部材12とからなる。前記金属キャピラリーチューブは、例えば、内部が不活性化されたステンレス管からなり、非常に柔軟な管であるので、長尺であっても小径のコイル状とすることによりコンパクト化することができる。本実施形態では、内径0.15mm、長さ0.8mの前記金属キャピラリーチューブが直径1cmのコイル状に巻かれて、全長25cmの抵抗管11を形成している。
As shown in FIG. 2, the connecting
保持部材12は中空円筒状であり、内部にコイル状の抵抗管11を収納する収納部13を備え、一方の端部にインターフェース8と接続されるインターフェース接続部14、他方の端部に分離カラム4と接続される分離カラム接続部15を備えている。インターフェース接続部14は、インターフェース8の先端部に螺着されて溶接されており、インターフェース8の先端部と収納部13との間にはシールパッキン16が配設されている。また、分離カラム接続部15には、分離カラム4の先端部に取着されたカラムナット17が螺着自在とされており、カラムナット17の先端部と収納部13との間にはシールパッキン18が配設されている。分離カラム4はカラムナット17とシールパッキン18とを貫通して、収納部13に臨む位置まで延長されている。
The
抵抗管11は、一方の端部11aがシールパッキン16を貫通して、中空円筒状のインターフェース8の内部まで延長されることにより質量分析装置2に接続され、質量分析装置2内のイオン源7に臨む位置に開口している。また、抵抗管11の他方の端部11bは収納部13の分離カラム4側の端部で、分離カラム4に対向する位置に開口している。そして、抵抗管11の他方の端部11bは、分離カラム接続部15に螺着自在とされたカラムナット17により、分離カラム4と着脱自在とされている。
The resistance tube 11 is connected to the
尚、インターフェース8には、分離カラム4により分離された成分が質量分析装置2に案内される際に、恒温槽3と質量分析装置2との間で冷却されて抵抗管11内部に凝着することを防止するために、抵抗管11の外周側にヒーター19が配設されている。
Note that when the components separated by the separation column 4 are guided to the
次に、本実施形態の接続装置6の作用について説明する。
Next, the effect | action of the
まず、図1に示すガスクロマトグラフ−質量分析装置では、試料注入口5に注入された気体試料を、試料注入口5に供給されるヘリウム等のキャリヤガスにより分離カラム4に案内する。このとき前記気体試料は、所定の温度に維持された恒温槽3内に収容されている分離カラム4により成分毎に分離される。 First, in the gas chromatograph-mass spectrometer shown in FIG. 1, the gas sample injected into the sample inlet 5 is guided to the separation column 4 by a carrier gas such as helium supplied to the sample inlet 5. At this time, the gas sample is separated for each component by the separation column 4 accommodated in the thermostat 3 maintained at a predetermined temperature.
分離カラム4により分離された各成分は、接続装置6、インターフェース8を介して、高真空状態下、300℃程度の温度に加熱されている質量分析装置2内のイオン源7に案内され、イオン源7でイオン化される。イオン源7で生成したイオンは、高周波電圧が印加された4本の電極により構成される電場により、所定範囲の質量/電荷比を持つイオンに分離され、図示しない検出器に集められて放電する。この結果、それぞれの質量のイオンの相対的な強度に比例した電流が発生するので、該電流を測定することにより、各イオンのイオン強度が検出される。前記検出器で検出されたイオン強度は、パーソナルコンピュータ等で処理することにより、クロマトグラム、パイログラム等のチャートとして出力される。
Each component separated by the separation column 4 is guided to an ion source 7 in the
次に、前記ガスクロマトグラフ−質量分析装置では、分析対象となる気体試料の種類や、分析条件により適切な分離カラム4を選択する必要があり、分離カラム4はその都度、交換される。このとき、分離カラム4が直接インターフェース8に接続されていると、分離カラム4を取り外したときに、インターフェース8の開口部が外気に曝露され、外気が該開口部から前述のように高真空状態下にある質量分析装置2内に急激に流入する。この結果、前記高真空状態下、300℃程度の温度に加熱されている質量分析装置2内に備えられているイオン源7等の部品が酸化されることにより破損する虞がある。
Next, in the gas chromatograph-mass spectrometer, it is necessary to select an appropriate separation column 4 according to the type of gas sample to be analyzed and analysis conditions, and the separation column 4 is replaced each time. At this time, if the separation column 4 is directly connected to the
しかし、本実施形態では、分離カラム4は接続装置6を介してインターフェース8に接続されているので、分離カラム4を交換する際に、イオン源7等の部品が破損するという事態を避けることができる。
However, in this embodiment, since the separation column 4 is connected to the
接続装置6では、分離カラム4を交換する際には、まず、カラムナット17の分離カラム接続部15に対する螺着を解除することにより、分離カラム4を取り外す。このとき、抵抗管11の端部11bは外気に曝露され、該外気が端部11bから質量分析装置2内に流入する。ところが、抵抗管11は、内径が0.15mmであって非常に細いため、前記外気の抵抗となり、該外気の質量分析装置2内への流入を抑制することができる。
In the
そこで、次に、別の分離カラム4のカラムナット17を分離カラム接続部15に螺着することにより、質量分析装置2内を前記高真空状態下、前記高温に維持したまま、分離カラム4の交換を行うことができる。
Therefore, next, the
抵抗管11は、それ自体非常に柔軟な金属キャピラリーチューブからなり、単独では自重により垂れ下がる等して前記コイル形状を維持できない。しかし、抵抗管11は収納部13に収納されて保持部材12に保持されていることにより、前記コイル形状を維持することができ、取り扱いが容易になるので、分離カラム4の交換に際して障害となることを防止することができる。
The resistance tube 11 itself is composed of a very flexible metal capillary tube, and alone, the coil shape cannot be maintained because it hangs down due to its own weight. However, since the resistance tube 11 is housed in the
1…分離手段、 2…検出手段、 4…分離カラム、 11…抵抗管、 12…保持部材、 13…収納部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Separation means, 2 ... Detection means, 4 ... Separation column, 11 ... Resistance tube, 12 ... Holding member, 13 ... Storage part.
Claims (3)
該分離カラムで分離された成分を真空状態下で検出する検出手段とを接続する接続装置において、
コイル状に巻いた長尺の内面を不活性化した金属毛細管からなり、一方の端部で該検出手段に接続すると共に、他方の端部が該分離カラムと着脱自在とされて、該分離カラムが取り外されたときに該検出手段に対する外気の流入を抑制する抵抗管と、該抵抗管のコイル形状を保持する保持部材を備えることを特徴とする接続装置。 A separation means comprising a separation column for separating a gas sample for each component;
In a connection device for connecting a detection means for detecting a component separated by the separation column under vacuum,
It consists of a metal capillary in which a long inner surface wound in a coil shape is inactivated, and is connected to the detection means at one end, and the other end is detachable from the separation column. A connection device comprising: a resistance tube that suppresses inflow of outside air to the detection means when the is removed; and a holding member that holds a coil shape of the resistance tube.
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WO2021214978A1 (en) * | 2020-04-24 | 2021-10-28 | 株式会社島津製作所 | Thermal conductivity detector |
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2003
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