JP2005083892A - Specimen introduction device with sample tube heating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスクロマトグラフ(GC)やガスクロマトグラフ質量分析装置(GC/MS)など、ガス状測定対象成分を扱う分析装置に試料を導入する装置に関し、特に、内部に吸着性物質を充填した管状構造物(サンプルチューブという)を測定対象の雰囲気中に設置し、その雰囲気中に含まれる成分をそのサンプルチューブ内に吸着させて測定対象成分を採取し、このサンプルチューブに吸着された測定対象成分を脱着させて分析装置に導入し分析を行なう方式の試料導入装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for introducing a sample into an analyzer that handles a gaseous measurement target component such as a gas chromatograph (GC) or a gas chromatograph mass spectrometer (GC / MS). A structure (referred to as a sample tube) is placed in the atmosphere of the measurement target, the components contained in the atmosphere are adsorbed in the sample tube, the measurement target component is collected, and the measurement target component adsorbed in the sample tube The present invention relates to a sample introduction apparatus of a type in which a sample is desorbed and introduced into an analysis apparatus for analysis.
分析試料を捕集する方法の一つに、吸着性の高い物質をガラス又は金属などのパイプに詰めたサンプルチューブを、測定対象の気体雰囲気中に一定時間放置して、その雰囲気中に含まれる成分をサンプルチューブ内に吸着させ、そのサンプルチューブを持ち帰って吸着した成分を分析にかける方法がある。分析する際は、サンプルチューブを専用のオートサンプラーで300℃〜350℃で加熱して内部に吸着した成分を脱着させ、サンプルチューブの一方からヘリウムなどの不活性ガスをキャリアガスとして流すことにより、脱着した成分をキャリアガスとともに配管を通して分析装置まで送る。このとき、サンプルチューブから分析装置までの配管は、試料が分析装置に至るまでに再吸着しないように保温されているのが一般的である。 One method for collecting analytical samples is to leave a sample tube filled with a highly adsorbable substance in a pipe made of glass or metal in the atmosphere of the gas to be measured for a certain period of time, and include it in the atmosphere. There is a method in which components are adsorbed in a sample tube, and the adsorbed components are subjected to analysis by bringing the sample tube back. When analyzing, the sample tube is heated at 300 ° C. to 350 ° C. with a dedicated autosampler to desorb components adsorbed inside, and an inert gas such as helium is flowed as a carrier gas from one of the sample tubes, The desorbed component is sent to the analyzer through the pipe along with the carrier gas. At this time, the piping from the sample tube to the analyzer is generally kept warm so that the sample does not re-adsorb before reaching the analyzer.
試料を分析装置まで送る配管とサンプルチューブとの接続部には、シール部材として例えばエラストマー製のOリングを使用している。材質の仕様による温度の上限はあるが、Oリングの仕様温度付近まで温度を上げていくと、Oリングから分析の妨げとなるガスが発生し、このガスが分析しようとする成分を含んだガス中に混入すると、正確な分析が困難となる。
この問題を解決するために、接続部周辺だけ一定温度以下(例えばOリングの仕様温度を316℃とすればそれ以下)の低温にした場合、サンプルチューブ加熱温度と接続部周辺の温度差が大きくなってしまい、接続部周辺がコールドスポットとなって、一度サンプルチューブから脱着した試料成分がこの部分に再吸着してしまうおそれがある。また、配管内は金属またはガラスコーティングされているが、Oリングの材質自体はこれらの表面に比べると凹凸が大きく、吸着の度合いはより高い。接続部周辺に再吸着してしまった試料成分は、次回の分析の際の試料ガスに混入して、分析の妨げとなってしまう。
An elastomer O-ring, for example, is used as a seal member at the connection portion between the pipe for sending the sample to the analyzer and the sample tube. Although there is an upper limit of the temperature depending on the material specifications, when the temperature is raised to around the O-ring specification temperature, gas that interferes with analysis is generated from the O-ring, and this gas contains the component to be analyzed. If mixed in, accurate analysis becomes difficult.
In order to solve this problem, when the temperature only in the vicinity of the connection part is set to a low temperature (for example, if the specification temperature of the O-ring is 316 ° C. or lower), the temperature difference between the sample tube heating temperature and the connection part is large As a result, the periphery of the connection portion becomes a cold spot, and the sample component once desorbed from the sample tube may be re-adsorbed to this portion. In addition, although the pipe is coated with metal or glass, the material of the O-ring itself has larger irregularities than these surfaces, and the degree of adsorption is higher. The sample component that has been re-adsorbed around the connecting portion is mixed into the sample gas in the next analysis, which hinders analysis.
そこで本発明は、シール部材による影響を軽減することを目的とするものである。 Therefore, the present invention aims to reduce the influence of the seal member.
本発明は、測定成分を内部に吸着させたサンプルチューブを加熱する加熱手段と、前記サンプルチューブの一端に接続されてキャリアガスを前記サンプルチューブ内に供給するキャリアガス供給手段と、前記サンプルチューブの他端に接続されて前記サンプルチューブから脱着した測定成分を分析部へ導く導入流路とを備え、サンプルチューブを加熱して内部に吸着した測定成分を脱着させ、キャリアガスを前記キャリアガス供給手段により流すことによって測定成分を前記導入流路から分析部に導くサンプルチューブ加熱方式の試料導入装置であって、前記加熱手段は前記サンプルチューブをその一端を突出させた状態で着脱可能に挿入して収納できるサンプルチューブ挿入部を備えているとともに、そのサンプルチューブ挿入部の奥部にシール部材を介することなく前記導入流路と接続されるようになし、かつ、この試料導入装置は、前記サンプルチューブ挿入部に挿入されたサンプルチューブと加熱手段とのすき間を加熱部材の外部でサンプルチューブの前記一端側の周面上において封止するシール部材を備えたことを特徴とするものである。 The present invention includes a heating unit that heats a sample tube having a measurement component adsorbed therein, a carrier gas supply unit that is connected to one end of the sample tube and supplies a carrier gas into the sample tube, An introduction channel connected to the other end for introducing the measurement component detached from the sample tube to the analysis unit, heating the sample tube to desorb the measurement component adsorbed inside, and supplying the carrier gas to the carrier gas supply means A sample introduction apparatus of a sample tube heating system that guides a measurement component from the introduction flow path to the analysis unit by flowing the sample tube, wherein the heating means detachably inserts the sample tube with one end protruding. It has a sample tube insertion section that can be stored, and is located at the back of the sample tube insertion section. The sample introduction device is connected to the introduction flow path without passing through a sample member, and the sample introduction device has a gap between the sample tube inserted into the sample tube insertion portion and the heating means outside the heating member. A seal member for sealing on the peripheral surface on the one end side of the sample tube is provided.
また、サンプルチューブ挿入部の奥部からサンプルチューブと加熱手段とのすき間を通って前記シール部材の方向にキャリアガスを流すキャリアガス流路をさらに備えさせてもよい。 Moreover, you may further provide the carrier gas flow path which flows carrier gas in the direction of the said sealing member through the clearance gap between a sample tube and a heating means from the back part of a sample tube insertion part.
サンプルチューブがサンプルチューブ挿入部の奥部においてシール部材を介することなく導入流路と接続されるようにしたことで、サンプルチューブの加熱温度はシール部材の仕様温度の影響を受けることがなく、コールドスポットの発生を防止することができる。 Since the sample tube is connected to the introduction flow path at the back of the sample tube insertion part without going through the seal member, the heating temperature of the sample tube is not affected by the specification temperature of the seal member. The generation of spots can be prevented.
サンプルチューブ挿入部の奥部からサンプルチューブと加熱手段とのすき間を通って前記シール部材の方向にキャリアガスを流すキャリアガス流路をさらに備えさせれば、分析の妨げとなるガスの試料ガスへの混入を防止することができるだけでなく、試料が系外へリークするのを防ぐこともできる。 If a carrier gas flow path for flowing a carrier gas in the direction of the seal member through the gap between the sample tube and the heating means from the back of the sample tube insertion portion is provided, the sample gas becomes a gas that hinders analysis. In addition to preventing contamination, the sample can also be prevented from leaking out of the system.
以下に一実施例を説明する。
図1は一実施例の試料導入装置をサンプルチューブとともに示す概略縦断面図である。
一実施例の試料導入装置は、分析部側(図では左側)から、試料導入用配管4、加熱部2、駆動機構7及びストッパー20から構成されている。
One embodiment will be described below.
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a sample introduction device of one embodiment together with a sample tube.
The sample introduction apparatus according to one embodiment includes a sample introduction pipe 4, a
加熱部2は、一方からサンプルチューブ10を挿入するためのサンプルチューブ挿入部6を備え、その内壁に沿うようにチャンバー8が取り付けられており、サンプルチューブ挿入側の一端8aは加熱部2の端面よりも突出している。加熱部2はチャンバー8を介してサンプルチューブ10を加熱するようになっている。加熱部2の他方(サンプルチューブ挿入側とは反対側)に、サンプルチューブ10から脱着した試料成分を分析部へ導入するための試料導入用配管4が接続されており、サンプルチューブ10と試料導入用配管4はサンプルチューブ挿入部奥の接続部Aにて接続されるようになっている。
The
駆動機構7は水平方向に移動することができ、接続機構14と接続機構14を支持する支持部18とから構成されている。接続機構14はシール部材を兼ね、円筒型中空構造となっており、その内部において、サンプルチューブ10とキャリアガスを供給するキャリアガス用配管12とを接合させるようになっている。16はサンプルチューブ10とは径の異なるキャリアガス用配管12をサンプルチューブ10と接合させるための接合部材であり、キャリアガス用配管12と一体化されている。この接合部材16及びサンプルチューブ10は、接続機構14の内部において水平方向にスライドして接合及び離反することが可能となっている。
15は接続機構14内部に備えられたOリングであり、サンプルチューブ10をサンプルチューブ挿入部6に挿入した際に、チャンバー8の端面8aと接合して接続機構14からのキャリアガス漏れを防止するとともに、サンプルチューブ10と接合部材16との接合部からのキャリアガス漏れを防止する。
20は、サンプルチューブ10を接続機構14から取り外す際に、部材16をサンプルチューブ10の反対側から押し出すためのストッパーである。
The
次に本発明の試料導入装置の動作を図2(A)〜(E)を参照して説明する。
図2(A)、(B)はサンプルチューブ挿入、(C)は試料成分導入、(D)はサンプルチューブ抜き取り、(E)はサンプルチューブ取り外し、をそれぞれ示す図である。
Next, the operation of the sample introduction apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
2A and 2B are diagrams showing sample tube insertion, FIG. 2C shows sample component introduction, FIG. 2D shows sample tube removal, and FIG. 2E shows sample tube removal.
(A)サンプルチューブ10の加熱部2への挿入は、サンプルチューブ10の一端と接続機構14内部の部材16の一端とを接合させた状態で、駆動機構7が加熱部2方向へ移動することにより行なわれる。駆動機構7の駆動手段としては、例えば、送りねじとモータ並びにガイドを組み合わせた既存の駆動手段を用いることができる。また、部材16は接続機構14内部においてスライド可能であるが、Oリング15との摩擦力により、サンプルチューブ10を挿入する際にはスライドしないようになっている。
(A) Insertion of the
(B)サンプルチューブ10の一端(部材16と接していない側)が挿入部6の最奥面に接触して、サンプルチューブ10が停止すると、駆動機構7が加熱部2側にさらに移動することで、サンプルチューブ10と部材16が接続機構14内をスライドし、チャンバー8の突出部8aがOリング15と接触したところで駆動機構7の移動が停止する。このとき接続機構14内部のOリング15の中間にサンプルチューブ10と部材16の接合部が位置しており、そのためOリング15によって接続機構14内部がシールされたことになる。
また、チャンバー8の突出部8aがOリング15と接触したところでシールするので、サンプルチューブ10の長さ方向への誤差を無視することができる。
(B) When one end of the sample tube 10 (the side not in contact with the member 16) comes into contact with the innermost surface of the
Further, since the sealing is performed when the
サンプルチューブ10の加熱部2への挿入が完了すると、サンプルチューブ10はチャンバー8により加熱され、所定の温度になると、(C)に示されるように、配管12よりキャリアガスが送り込まれる。加熱部2は温度センサを備え(図示略)、熱伝導率の良好な材質で作られており、設定された温度に調節できるようになっている。
加熱温度は、加熱部2内部にOリングが存在しないので、Oリングの仕様温度に制限されることがなく、そのためコールドスポットができない。
Oリング15の放出ガスが出ていれば、試料ガスの一部がサンプルチューブ10とチャンバー8との間に流れ、リークガスとしてこれもともに外部に放出される。
When the insertion of the
The heating temperature is not limited to the specification temperature of the O-ring because there is no O-ring inside the
If the gas released from the O-
試料ガスの分析部への導入が終了すると、(D)に示されるように、駆動機構7は矢印に示される向きに移動する。サンプルチューブ10は、Oリング15の摩擦力によってジョイント14に保持された状態で加熱部2から抜き取られる。
(E)に示されるように、接続機構14を初期の位置に戻していくと、部材16の一端がストッパー20と接触して接続手段14内部に押し込まれるので、サンプルチューブ10は接続手段14から押し出されて取り外される。
When the introduction of the sample gas into the analysis unit is completed, the
As shown in (E), when the
サンプルチューブ10はオートサンプラーのアームにより保持され、加熱部2へ挿入する際の初期位置に設置される。また、サンプルチューブ10の接続手段14からの取り外し後もアームにより保持されて移動する。
The
図3は他の実施例におけるサンプルチューブ10と配管12とが合流する接続部(図1のAに該当する部分)を詳細に示した拡大図である。
サンプルチューブ10と配管12とが接続するA部分は、試料成分を含むキャリアガスを分析部に供給する中央の流路22の外周に、別の流路24、26が設けられている。これらの流路24、26は、サンプルチューブ10とチャンバー8との間の隙間を流れるガスを外部に排出するための流路である。仮に、接続手段14内部のOリング15がチャンバー8との接触により分析の妨げとなるガスを発生しても、このようなガスはキャリアガスの一部とともに流路24、26を流れて外部に排出されるので、チャンバー8の加熱温度による分析への影響は無視することができる。
ここでは、チャンバー8に配管を追加してキャリアガス供給用配管12に接続することで、試料ガスを分流させる代わりにキャリアガスをリークガスとして流すようにし、試料の系外への損失を抑える構造としている。
FIG. 3 is an enlarged view showing in detail the connecting portion (portion corresponding to A in FIG. 1) where the
In the portion A where the
Here, a pipe is added to the
2 加熱部
4 試料導入用配管
6 サンプルチューブ挿入部
7 駆動機構
8 チャンバー
10 サンプルチューブ
12 キャリアガス用配管
14 接続機構
15 Oリング
16 接合部材
18 ジョイント支持部材
20 ストッパー
22,24,26 流路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
サンプルチューブを加熱して内部に吸着した測定成分を脱着させ、キャリアガスを前記キャリアガス供給手段により流すことによって測定成分を前記導入流路から分析部に導くサンプルチューブ加熱方式の試料導入装置において、
前記加熱手段は前記サンプルチューブをその一端を突出させた状態で着脱可能に挿入して収納できるサンプルチューブ挿入部を備えているとともに、そのサンプルチューブ挿入部の奥部にシール部材を介することなく前記導入流路と接続されるようになし、かつ、この試料導入装置は、
前記サンプルチューブ挿入部に挿入されたサンプルチューブと前記加熱手段とのすき間を加熱部材の外部でサンプルチューブの前記一端側の周面上において封止するシール部材を備えたことを特徴とするサンプルチューブ加熱方式の試料導入装置。 A heating means for heating the sample tube having the measurement component adsorbed therein, a carrier gas supply means connected to one end of the sample tube for supplying a carrier gas into the sample tube, and connected to the other end of the sample tube And an introduction flow path for introducing the measurement component desorbed from the sample tube to the analysis unit,
In the sample tube heating type sample introduction device that heats the sample tube and desorbs the measurement component adsorbed inside, and leads the measurement component from the introduction flow path to the analysis unit by flowing the carrier gas by the carrier gas supply means,
The heating means includes a sample tube insertion portion that can be detachably inserted and housed in a state where one end of the sample tube protrudes, and the sample tube insertion portion does not include a seal member at the back of the sample tube insertion portion. The sample introduction device is connected to the introduction flow path, and
A sample tube comprising: a seal member that seals a gap between the sample tube inserted into the sample tube insertion portion and the heating means on the peripheral surface on the one end side of the sample tube outside the heating member. Heating type sample introduction device.
The sample of the sample tube heating system according to claim 1, further comprising a carrier gas flow channel for flowing a carrier gas from the inner part of the sample tube insertion part through a gap between the sample tube and the heating means toward the seal member. Introduction device.
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2003
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