RU2300764C2

RU2300764C2 - Express-chromatron

Info

Publication number: RU2300764C2
Application number: RU2005122687/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Сидельников (RU); Владимир Николаевич Сидельников; Александр Степанович Леонов (RU); Александр Степанович Леонов
Original assignee: Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-06-10

Abstract

FIELD: the invention refers to laboratory chromatographic devices for conducting high-speed chromatographic analysis.

SUBSTANCE: the express-chromatron has an injector, a chromatographic column located in a thermostat, a detector, an amplifier of the signal of the detector, an analog-digital converter, a control system, a pneumatic system. The column is fulfilled either in the shape of a short capillary column or either in the shape of a polycapillary column. The injector is fulfilled with possibility of introduction of the test for the time of 5-50 ms. The detector and the amplifier of its signal are fulfilled with possibility of ensuring constant time of no worse then 10^-3 sec. The analog-digital converter is fulfilled with possibility of ensuring speed of no less then 200 measurements in a second.

EFFECT: ensures conducting high-speed chromatographic analysis.

11 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к хроматографии, в частности к лабораторным хроматографическим приборам для проведения скоростного хроматографического анализа.The invention relates to chromatography, in particular to laboratory chromatographic devices for carrying out high-speed chromatographic analysis.

Известен газовый хроматограф, включающий инжектор ввода пробы в хроматографическую колонку для осуществления процесса разделения, термостат для поддержания необходимой температуры анализа или программирования температуры с заданной скоростью, пневматическую схему, для создания необходимого перепада давления на входе в хроматографическую колонку, детектор для регистрации вещества, выходящего из колонки, усилитель электрического сигнала с детектора, аналого-цифровой преобразователь для оцифровки сигнала с детектора, систему управления, обеспечивающую сбор, обработку хроматографических данных, управление физическими параметрами хроматографа (давлением на колонке, температурой термостата), необходимыми для процесса разделения в приборе, который выбран в качестве прототипа (хроматограф Кристалл - 2000М, Руководство по эксплуатации, Специальное конструкторское бюро «Хроматэк», 1995 г.).A gas chromatograph is known, including an injector for introducing a sample into a chromatographic column to carry out the separation process, a thermostat to maintain the required temperature for analysis or programming the temperature at a given speed, a pneumatic circuit to create the necessary pressure drop at the entrance to the chromatographic column, a detector for detecting the substance leaving speakers, electric signal amplifier from the detector, analog-to-digital converter for digitizing the signal from the detector, control system The system provides the collection, processing of chromatographic data, the control of the physical parameters of the chromatograph (column pressure, thermostat temperature) necessary for the separation process in the device, which is selected as a prototype (Crystal-2000M chromatograph, Operation manual, Chromatek Special Design Bureau , 1995).

Недостатком известного хроматографа является то, что он не позволяет проводить разделение смеси, состоящей из нескольких компонентов, за времена 5-20 с и работать с короткими капиллярными и поликапиллярными колонками. Такое ограничение связано с тем, что элементы хроматографа не приспособлены к режимам работы, обеспечивающим как экспрессный ввод пробы в колонку, так и регистрацию малых по времени (20-200 мс) хроматографических пиков.A disadvantage of the known chromatograph is that it does not allow separation of a mixture consisting of several components for 5-20 s and to work with short capillary and polycapillary columns. This limitation is due to the fact that the elements of the chromatograph are not adapted to operating conditions that provide both express input of the sample into the column and registration of small chromatographic peaks (20-200 ms).

Перед авторами ставилась задача разработать хроматограф для экспрессного анализа, позволяющего проводить разделение смеси, состоящей из нескольких компонентов, за времена 5-20 с и работать с короткими капиллярными и поликапиллярными колонками.The authors were tasked with developing a chromatograph for rapid analysis, which allows separation of a mixture of several components over a period of 5–20 s and working with short capillary and multicapillary columns.

Поставленная задача решается тем, что в экспресс-хроматограф, включающий инжектор, хроматографическую колонку, термостат, пневматическую схему, детектор, усилитель сигнала детектора, аналого-цифровой преобразователь, систему управления, хроматографическая колонка выполнена в виде короткой капиллярной колонки диаметром капилляра 10-100 мкм, либо в виде поликапиллярной колонки длиной 5-100 см. Инжектор в нем выполнен с возможностью введения пробы за время 5-50 мс. Детектор выполнен с возможностью обеспечения постоянной времени не хуже чем 10^-3 с, с возможностью работать при потоках газа носителя от 30 до 150 см³/мин. Усилитель сигнала детектора выполнен с возможностью обеспечения постоянной времени не хуже чем 10^-3 с, выполнен в виде электрометрического усилителя с малыми входными емкостями. Аналого-цифровой преобразователь выполнен с возможностью обеспечения скорости оцифровки не менее 200 измерений в секунду, выполнен содержащим либо блок масштабирования сигнала, либо электронный коммутатор усилителей с различным коэффициентом усиления. Термостат выполнен с возможностью реализации режима программирования температуры колонки в области значений от 1 до 150°С/мин. Пневматическая схема выполнена с возможностью программирования давления газа носителя на входе в колонку в области значений от 0.1 до 10 атм избыточных за времена от 1 до 300 с. Термостат и пневматическая схема выполнены с возможностью одновременного программирования во время анализа температуры и давления. Система управления выполнена с возможностью контроля за работоспособностью пневматических элементов, к которым относятся регуляторы давления, регуляторы расхода газа, регуляторы сброса, газовые дроссели, газовые коммуникации, путем установки между пневматическими элементами схемы датчиков давления и контроля их состояния, с возможностью удаленного сетевого контроля за состоянием его пневматических и электронных элементов, а также за текущими и завершенными анализами.The problem is solved in that in an express chromatograph including an injector, a chromatographic column, a thermostat, a pneumatic circuit, a detector, a detector signal amplifier, an analog-to-digital converter, a control system, the chromatographic column is made in the form of a short capillary column with a capillary diameter of 10-100 μm or in the form of a multicapillary column 5-100 cm long. The injector in it is made with the possibility of introducing a sample within 5-50 ms. The detector is configured to provide a time constant of no worse than 10 ⁻³ s, with the ability to work with carrier gas flows from 30 to 150 cm ³ / min. The detector signal amplifier is capable of providing a time constant of no worse than 10 ⁻³ s, made in the form of an electrometric amplifier with small input capacitances. An analog-to-digital converter is configured to provide a sampling rate of at least 200 measurements per second, made up of either a signal scaling unit or an electronic switch of amplifiers with different amplification factors. The thermostat is configured to implement a column temperature programming mode in the range of 1 to 150 ° C / min. The pneumatic circuit is configured to program the carrier gas pressure at the column inlet in the range of 0.1 to 10 atm redundant for times from 1 to 300 s. The thermostat and pneumatic circuitry are designed to be programmed simultaneously during temperature and pressure analysis. The control system is configured to monitor the operability of pneumatic elements, which include pressure regulators, gas flow regulators, discharge regulators, gas throttles, gas communications, by installing pressure sensor circuits between the pneumatic elements and monitoring their status, with the possibility of remote network monitoring of the state its pneumatic and electronic elements, as well as for ongoing and completed analyzes.

Технический эффект предлагаемого изобретения заключается в обеспечении возможности работы с колонками для экспрессной хроматографии - короткими капиллярными и поликапиллярными в режиме как газожидкостной, так и газоадсорбционной хроматографии в тех случаях, когда необходимо экспрессное разделение смесей химических соединений, например, в энергетике, промышленности, экологии, медицине, а также при проведении химических анализов в широком спектре деятельности, связанной с химией. В возможности многократного проведения анализа за короткое время, что повышает точность хроматографического анализа. А также в возможности дистанционного обслуживания и сетевой диагностики.The technical effect of the invention lies in the possibility of working with express chromatography columns — short capillary and multicapillary in gas-liquid and gas adsorption chromatography in cases where express separation of mixtures of chemical compounds is necessary, for example, in energy, industry, ecology, medicine , as well as during chemical analyzes in a wide range of activities related to chemistry. The possibility of multiple analyzes in a short time, which increases the accuracy of chromatographic analysis. And also in the possibility of remote maintenance and network diagnostics.

Изобретение поясняется фиг.1, где представлена блок-схема хроматографа, и фиг.2, где представлены хроматограммы легких углеводородов на поликапиллярной колонке с политриметилсилилпропином (ПТМСП) в качестве хроматографического материала.The invention is illustrated in figure 1, which shows a block diagram of a chromatograph, and figure 2, which presents the chromatograms of light hydrocarbons on a multicapillary column with polytrimethylsilylpropine (PTMSP) as a chromatographic material.

Заявляемый хроматограф состоит из следующих элементов: 1 - инжектор, 2 - хроматографическая колонка, 3 - термостат, 4 - детектор, 5 - электронный усилитель сигнала детектора, 6 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 7 - система управления, 8 - устройство программирования давления на входе в колонку, 9 - блок управления температурой термостата.The inventive chromatograph consists of the following elements: 1 - injector, 2 - chromatographic column, 3 - thermostat, 4 - detector, 5 - electronic amplifier of the detector signal, 6 - analog-to-digital converter (ADC), 7 - control system, 8 - programming device pressure at the inlet to the column; 9 - thermostat temperature control unit.

Для реализации скоростной хроматографии необходимы скорости ввода пробы 5-50 мс. Если длительность ввода больше, то именно она определяет ширину конечного пика, выходящего из колонки, что не позволяет реализовать все возможности колонки. Так системы ввода известного хроматографа, взятого в качестве прототипа, ориентированные на ручной ввод, позволяют вводить пробу за время порядка 200-300 мс, и это время зависит от навыка оператора. Автоматические дозаторы (автосамплеры) позволяют сократить это время до 100 мс, что не всегда является подходящей скоростью инжекции.For the implementation of high-speed chromatography, a sample injection rate of 5-50 ms is required. If the input duration is longer, then it determines the width of the final peak emerging from the column, which does not allow to realize all the possibilities of the column. So the input systems of a well-known chromatograph, taken as a prototype, oriented to manual input, allow you to enter a sample in a time of the order of 200-300 ms, and this time depends on the skill of the operator. Automatic dispensers (autosamplers) can reduce this time to 100 ms, which is not always a suitable injection rate.

В том случае, когда детектор обладает большой постоянной времени (как в прототипе), то есть имеет медленный отклик на поступающее в него вещество из колонки, то это приводит к искажению формы пика, ухудшению наблюдаемой эффективности колонки и, следовательно, к ухудшению ее наблюдаемых разделительных свойств.In the case when the detector has a large time constant (as in the prototype), that is, it has a slow response to the substance coming into it from the column, this leads to a distortion of the peak shape, deterioration of the observed efficiency of the column and, therefore, to a deterioration of its observed separation properties.

Электронный усилитель, усиливающий сигнал детектора, также обладает своей постоянной времени. В том случае, если величина этой постоянной времени велика, то она тоже будет вносить свой вклад в увеличение наблюдаемой ширины пика и, следовательно, в ухудшение эффективности разделения компонент пробы.An electronic amplifier amplifying the detector signal also has its own time constant. In the event that the value of this time constant is large, then it will also contribute to the increase in the observed peak width and, consequently, to the deterioration of the separation efficiency of the sample components.

После того, как сигнал детектора усилен электронным усилителем, его преобразуют с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в цифровой вид для дальнейшей компьютерной обработки. Наиболее важной характеристикой АЦП для скоростной обработки сигнала является количество измерений в секунду. Если во время выхода хроматографического пика будет проведено 1-10 измерений, то вычисленное на основе этих данных значение площади пика будет иметь большую ошибку для того, чтобы использовать его для количественных измерений. Таким образом, существует несколько причин, которые влияют на возможность прибора к проведению быстрого хроматографического разделения.After the detector signal is amplified by an electronic amplifier, it is converted using an analog-to-digital converter (ADC) into digital form for further computer processing. The most important ADC characteristic for high-speed signal processing is the number of measurements per second. If 1-10 measurements are made during the output of the chromatographic peak, then the peak area value calculated on the basis of these data will have a large error in order to use it for quantitative measurements. Thus, there are several reasons that affect the ability of the instrument to perform rapid chromatographic separation.

Работа заявленного хроматографа основана на том, что хроматограф обладает набором элементов, которые не искажают форму хроматографических пиков: Проба вводится в колонку за времена 5-50 мс с помощью специально разработанного инжектора. Инжектор 1 выполнен автоматическим, с возможностью обеспечения ввода пробы за время 5-50 мс, либо в короткую капиллярную колонку диаметром капилляра 10-100 мкм, либо поликапиллярную колонку длиной 5-100 см. Детектор 4 может быть основан на различных физических принципах и обладает постоянной времени не хуже 0,001 сек. Он может работать при потоках газа носителя от 30-150 см³/мин. Электронный усилитель 5, усиливающий сигнал с детектора, выполнен с малыми входными емкостями, обеспечивающими возможность иметь постоянную времени не хуже 0,001 с. Усилитель 5 может быть выполнен в виде электрометрического усилителя с малыми входными емкостями. Система управления устроена таким образом, что скорость оцифровки сигнала с детектора посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6 происходит со скоростью по 500-1000 измерений в секунду, что дает возможность многократной оцифровки хроматографического пика при малой его длительности. Для увеличения динамического диапазона при сохранении его быстродействия АЦП выполнен либо содержащим блок масштабирования сигнала, либо оснащен электронным коммутатором усилителей с различными коэффициентами усиления. Вместе с тем, при обработке малых по времени пиков существует особенность, которая не позволяет применять стандартную технику обработки сигнала. Именно, при работе электрометрических усилителей, которые используют для усиления сигнала с ионизационных детекторов, основным источником помехи является сетевая наводка, избежать которой в месте установки хроматографа практически невозможно. Обычным путем борьбы с ней является использование фильтров, основанных на наличии RC-цепочки в схеме усилителя. Но такой путь уменьшения сетевой помехой приводит к увеличению постоянной времени усилителя и, соответственно, к искажению формы пика. Разумеется, что подобный метод подавления шумов не является разумным при обработке хроматографических пиков малой длительности. Поэтому, при работе с экспрессными колонками хроматографический сигнал фильтруется не аппаратными методами, а специальной математической обработкой, реализуемой численными методами, которая позволяет отфильтровать полезный сигнал от шумов. Для того чтобы обеспечить надежную фильтрацию сигнала, скорость его оцифровки должна быть по возможности высокой. Помимо функции обработки сигнала, АЦП 6 устроен таким образом, что его запуск одновременно выдает электрический сигнал на запуск устройства ввода пробы. Это дает возможность увеличения точности и воспроизводимости при измерении времен выхода разделенных компонентов из колонки.The operation of the claimed chromatograph is based on the fact that the chromatograph has a set of elements that do not distort the shape of the chromatographic peaks: The sample is introduced into the column for 5-50 ms using a specially designed injector. The injector 1 is made automatic, with the possibility of providing the input of the sample in a time of 5-50 ms, either in a short capillary column with a capillary diameter of 10-100 μm, or a multicapillary column with a length of 5-100 cm. Detector 4 can be based on various physical principles and has a constant time not worse than 0.001 sec. It can work with carrier gas flows from 30-150 cm ³ / min. The electronic amplifier 5, amplifying the signal from the detector, is made with small input capacitances, providing the ability to have a time constant of no worse than 0.001 s. The amplifier 5 can be made in the form of an electrometric amplifier with small input capacitances. The control system is arranged in such a way that the speed of digitization of the signal from the detector by means of an analog-to-digital converter (ADC) 6 occurs at a speed of 500-1000 measurements per second, which makes it possible to repeatedly digitize the chromatographic peak for a short duration. To increase the dynamic range while maintaining its speed, the ADC is either equipped with a signal scaling unit or is equipped with an electronic switch of amplifiers with different amplification factors. However, when processing small peaks in time, there is a feature that does not allow the use of standard signal processing techniques. Namely, during the operation of electrometric amplifiers, which are used to amplify the signal from ionization detectors, the main source of interference is network interference, which is almost impossible to avoid at the installation site of the chromatograph. The usual way to deal with it is to use filters based on the presence of an RC circuit in the amplifier circuit. But this way of reducing network noise leads to an increase in the time constant of the amplifier and, accordingly, to distortion of the peak shape. Of course, such a method of noise suppression is not reasonable when processing chromatographic peaks of short duration. Therefore, when working with express columns, the chromatographic signal is filtered not by hardware methods, but by special mathematical processing implemented by numerical methods, which allows you to filter the useful signal from noise. In order to ensure reliable filtering of the signal, the speed of its digitization should be as high as possible. In addition to the signal processing function, the ADC 6 is designed in such a way that its start simultaneously gives an electrical signal to start the sample input device. This makes it possible to increase the accuracy and reproducibility in measuring the exit times of the separated components from the column.

Для проведения анализа смесь веществ вводят в инжектор 1, где она испаряется и находится в объеме, соединенном капилляром с колонкой 2, но в колонку не попадает. При этом газ-носитель протекает через короткую капиллярную или поликапиллярную колонку 2, расположенную в термостате 3. В начале проведения цикла анализа система управления переключает потоки газов таким образом, что поток газа-носителя перестает подаваться на колонку, начинает проходить через объем с пробой и выносит пробу в колонку. В таком положении поток газа-носителя поддерживается определенное время, которое необходимо для ввода пробы. После ввода пробы поток газа-носителя переключается в исходное положение, а проба, введенная в колонку, разделяется на индивидуальные компоненты, выходящие из колонки и попадающие в детектор 4. Детектор 4 преобразует концентрацию поступившего в него вещества в электрический сигнал, который, в свою очередь, усиливается электронным (в случае ионизационных детекторов - электрометрическим) усилителем 5. Постоянные времени усилителя 5 и детектора 4 таковы, что они не изменяют ширину хроматографического пика более чем на 1%. Одновременно, усилитель 5 производит усиление тока детектора 4 и преобразует его в напряжение до значений, требуемых для АЦП 6. АЦП 6 преобразует аналоговый сигнал 500-1000 раз в секунду в цифровое значение и передает компьютер системы управления, после чего с помощью программы обработки производится цифровая фильтрация шумов (например, сетевой помехи), происходит удаление шумов, и с помощью программы обработки хроматографических данных происходит представление результата разделения в виде хроматограммы и ее численных характеристик.For analysis, the mixture of substances is introduced into injector 1, where it evaporates and is in the volume connected by the capillary to column 2, but does not enter the column. In this case, the carrier gas flows through a short capillary or multicapillary column 2 located in the thermostat 3. At the beginning of the analysis cycle, the control system switches the gas flows so that the carrier gas flow ceases to be supplied to the column, begins to pass through the sample volume and carries sample in the column. In this position, the flow of carrier gas is maintained for a certain time, which is necessary for the introduction of the sample. After entering the sample, the carrier gas flow switches to its initial position, and the sample introduced into the column is divided into individual components leaving the column and entering the detector 4. Detector 4 converts the concentration of the substance received into it into an electrical signal, which, in turn, , amplified by an electronic (in the case of ionization detectors - electrometric) amplifier 5. The time constants of amplifier 5 and detector 4 are such that they do not change the width of the chromatographic peak by more than 1%. At the same time, the amplifier 5 amplifies the current of the detector 4 and converts it to a voltage up to the values required for the ADC 6. The ADC 6 converts an analog signal 500-1000 times per second to a digital value and transmits a control system computer, after which a digital program is performed using the processing program noise filtering (for example, network noise), noise is removed, and using the chromatographic data processing program, the separation result is presented in the form of a chromatogram and its numerical characteristics.

В процессе проведения разделения, то есть во время нахождения пробы в колонке от ввода пробы до выхода последнего компонента, происходит программирование температуры колонки (то есть повышение температуры от начальной, более низкой, до более высокой). Программирование температуры проводится со скоростью от 1 до 150°С/мин в зависимости от решаемой задачи. Такой режим проведения процесса разделения повышает скорость элюирования компонентов смеси. Одновременно, для дальнейшего увеличения скорости разделения производится программирование давления на входе в колонку, то есть увеличение давления в диапазоне давлений от 0.1 до 10 атм избыточных во время проведения процесса разделения со временами от 1 до 300 с. Два вида программирования - давления и температуры могут происходить одновременно, или отдельно - программирование температуры при постоянном давлении на входе в колонку и программирование давления при постоянной температуре. Так же имеется возможность проводить процесс разделения при постоянных температуре и давлении.In the process of separation, that is, while the sample is in the column from the sample inlet to the last component, the column temperature is programmed (that is, the temperature rises from the initial, lower to higher). Temperature programming is carried out at a speed of 1 to 150 ° C / min, depending on the problem being solved. This mode of the separation process increases the elution rate of the components of the mixture. At the same time, to further increase the separation speed, the pressure at the inlet to the column is programmed, that is, an increase in pressure in the pressure range from 0.1 to 10 atm is excessive during the separation process with times from 1 to 300 s. Two types of programming - pressure and temperature can occur simultaneously, or separately - programming temperature at a constant pressure at the inlet to the column and programming pressure at a constant temperature. It is also possible to carry out the separation process at constant temperature and pressure.

Для возможности контроля пневматической системы прибора, на всех газовых коммуникациях установлены датчики давления, что позволяет фиксировать состояние хроматографа и делать заключение о неисправностях без отсоединения коммуникаций. Показания всех давлений датчиков визуализированы на мониторе компьютера системы управления, что дает возможность быстрой диагностики состояния прибора.To control the pneumatic system of the device, pressure sensors are installed on all gas communications, which allows you to record the state of the chromatograph and make a conclusion about malfunctions without disconnecting the communications. The readings of all sensor pressures are visualized on the computer monitor of the control system, which makes it possible to quickly diagnose the status of the device.

Система управления прибором построена таким образом, что при подключении компьютера, входящего в состав системы управления, к компьютерной сети, существует возможность дистанционного общения, то есть работы с ним и его контроля с другого, удаленного компьютера.The control system of the device is constructed in such a way that when you connect a computer that is part of the control system to a computer network, there is the possibility of remote communication, that is, working with it and controlling it from another, remote computer.

Преимуществом заявленного прибора по сравнению с прототипом является возможность работы не только с традиционными типами хроматографических колонок в режиме как газожидкостной, так и газоадсорбционной хроматографии, но и с экспрессными колонками - короткими капиллярными малого диаметра и поликапиллярными. Это открывает возможность для решения помимо традиционных задач газовой хроматографии, относящихся к разделению различных классов химических соединений в нефтехимии, энергетике, пищевой промышленности и медицине, но и в тех отраслях, где применение хроматографии было невозможным. Например, при анализе термолабильных соединений, которые выходят из экспрессных колонок по той причине, что не успевают разложиться вследствие малого времени присутствия в хроматографической колонке для экспрессного анализа. С помощью заявленного прибора появляется возможность многократного проведения анализа за ограниченное время, что повышает как точность хроматографического анализа, так и улучшает метрологические характеристики методов, в которых газовая хроматография является конечным методом определения. Пример преимущества заявленного хроматографа проиллюстрирован на фиг.2 разделением смеси углеводородов C₁-C₄ на ПКК длиной 30 см с политриметилсилилпропином (ПТМСП) в качестве неподвижной фазы. Поток носителя, азота, составляет 70 мл/мин, температура колонки 45°С. Детектор - ионизационно-пламенный. Смесь углеводородов на фиг.2 представляет собой 1 - метан + этилен; 2 - пропилен; 3 - пропан; 4 - изобутан; 5 - бутан. При одинаковых экспрессных условиях ввода пробы, а также использовании скоростного АЦП (1000 изм/с) для усиления сигнала быстродействующего ионизационно-пламенного детектора использованы два различных электронных усилителя сигнала: БИД-36, которым штатно оснащается хроматограф ЦВЕТ-500 (фиг.2а), и усилитель с постоянной времени 2 мс (фиг.2б). Наблюдаемая степень разделения R бутана и изобутана на приведенной хроматограмме при использовании усилителя БИД-36 составляет 1.2, тогда как степень разделения с использованием усилителя с постоянной времени 2 мс составляет 2.9, что более чем вдвое выше. Данный пример наглядно показывает, как влияет постоянная времени электронного усилителя на вид хроматограммы, которая будет получена в результате. Аналогичным образом влияет на вид хроматограммы скорость ввода пробы в колонку и постоянная времени детектора.The advantage of the claimed device compared with the prototype is the ability to work not only with traditional types of chromatographic columns in both gas-liquid and gas adsorption chromatography, but also with express columns - short capillary small diameter and multicapillary. This opens up an opportunity for solving, in addition to the traditional tasks of gas chromatography, related to the separation of various classes of chemical compounds in petrochemistry, energy, food industry and medicine, but also in those industries where the use of chromatography was impossible. For example, in the analysis of thermolabile compounds that leave express columns for the reason that they do not have time to decompose due to the short time they are present in the chromatographic column for rapid analysis. Using the inventive device, it becomes possible to conduct multiple analyzes in a limited time, which increases both the accuracy of chromatographic analysis and improves the metrological characteristics of methods in which gas chromatography is the final method of determination. An example of the advantage of the inventive chromatograph is illustrated in FIG. 2 by separation of a C ₁ -C ₄ hydrocarbon mixture into a PAC 30 cm long with polytrimethylsilylpropine (PTMSP) as the stationary phase. The flow of the carrier, nitrogen, is 70 ml / min, the column temperature is 45 ° C. The detector is an ionization flame. The hydrocarbon mixture of FIG. 2 is 1 - methane + ethylene; 2 - propylene; 3 - propane; 4 - isobutane; 5 - butane. Under the same express conditions for sample injection, as well as the use of a high-speed ADC (1000 Izm / s), two different electronic signal amplifiers were used to amplify the signal of a high-speed ionization-flame detector: BID-36, which is equipped with the TsVET-500 chromatograph (Fig. 2a), and an amplifier with a time constant of 2 ms (figb). The observed degree of separation of R butane and isobutane in the above chromatogram using a BID-36 amplifier is 1.2, while the degree of separation using an amplifier with a time constant of 2 ms is 2.9, which is more than twice as high. This example clearly shows how the time constant of the electronic amplifier affects the type of chromatogram that will be obtained as a result. Similarly affects the appearance of the chromatogram, the rate at which the sample is introduced into the column and the detector time constant.

Другим преимуществом заявляемого прибора является возможность сетевого контроля его газовой схемы и результата разделения, что открывает принципиально новые возможности для его дистанционного обслуживания, сетевой диагностики и методического консультирования, что важно при отсутствии специалистов в области хроматографии для пользователей прибором.Another advantage of the claimed device is the possibility of network monitoring of its gas circuit and separation result, which opens up fundamentally new opportunities for its remote maintenance, network diagnostics and methodological consultation, which is important in the absence of specialists in the field of chromatography for users of the device.

Claims

1. Express chromatograph, including an injector, a chromatographic column, a thermostat, a pneumatic system, a detector, a detector signal amplifier, an analog-to-digital converter, a control system, characterized in that the chromatographic column is either a short capillary column or a multicapillary column, an injector configured to introduce the sample during 5-50 milliseconds, the detector is configured to provide a time constant not less than 10 ^-3 s, detector signal amplifier configured to provide Nia time constant not less than 10 ^-3 s, analog-to-digital converter configured to provide a digitizing rate of at least 200 measurements per second.

2. The chromatograph according to claim 1, characterized in that the short capillary column is made with a capillary diameter of 10-100 μm.

3. The chromatograph according to claim 1, characterized in that the multicapillary column is 5-100 cm long.

4. The chromatograph according to claim 1, characterized in that the detector is configured to operate with carrier gas flows of 30-150 cm ³ / min.

5. The chromatograph according to claim 1, characterized in that the amplifier is made in the form of an electrometric amplifier with small input capacitances.

6. The chromatograph according to claim 1, characterized in that the analog-to-digital Converter is made containing either a signal scaling unit or an electronic switch of amplifiers with a different gain.

7. The chromatograph according to claim 1, characterized in that the thermostat is configured to implement a column temperature change mode in the range of 1-150 ° C / min.

8. The chromatograph according to claim 1, characterized in that the pneumatic system is configured to increase the pressure of the carrier gas at the inlet to the column in the range of 0.1-10 atm for times of 1-300 s.

9. The chromatograph according to claim 1, characterized in that the chromatograph is configured to simultaneously change during the analysis of temperature and pressure.

10. The chromatograph according to claim 1, characterized in that the control system is configured to monitor the operability of the pneumatic elements by installing pressure sensors and monitoring their state on all its gas communications between the pneumatic elements.

11. The chromatograph according to claim 1, characterized in that the control system is configured to remotely network monitor the status of its pneumatic and electronic elements, as well as current and completed analyzes.