專利名稱：一種固體樣品快速熱解析質(zhì)譜進樣裝置的制作方法
一種固體樣品快速熱解析質(zhì)譜進樣裝置本發(fā)明屬于質(zhì)譜分析儀，涉及一種固體樣品快速熱解析質(zhì)譜進樣裝置，所設(shè)計的熱解析室對固體樣品進行快速熱解析，熱解析產(chǎn)物以氣體的形式經(jīng)加熱保溫的石英毛細管，通過三通閥進入質(zhì)譜進行快速分析。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越嚴重，主要表現(xiàn)在大氣、水質(zhì)及土壤污染等方面。其中氣體和液體樣品前處理的方法已經(jīng)有了較快的發(fā)展，而對于固體樣品的前處理方法則相對較少。固體樣品的污染主要來自于污水的排放和固體廢棄物，多表現(xiàn)在揮發(fā)性及多環(huán)芳烴等有機物的吸附污染，其污染分布廣，污染危害持續(xù)時間長，且樣品量大。因此，快速地、靈敏地對固體樣品進行分析成為環(huán)境分析的一個重要方向。環(huán)境中的固體樣品所吸附的有機物污染物可以在高溫下?lián)]發(fā)并釋放出來，然后進行分析。熱解析-氣相色譜已經(jīng)被用于固體樣品的分析。其方法是:固體樣品在熱解析腔內(nèi)，處于較高的溫度，所吸附的有機污染物釋放，并在載氣的作用下進入到氣相色譜進行分析。熱解析固體樣品的量需足夠少，來保證所釋放的有機污染物有較窄的色譜進樣寬度，從而獲得較高的分辨率，因此該分析方法的靈敏度有一定的限制。另一種方法是:首先將固體樣品進行熱解析，然后熱解析所釋放的有機污染物被低溫下的Trap材料富集，最后對Trap材料進行快速加熱來完成有機物污染物的快速釋放，使其以較窄的進樣寬度進入到氣相色譜進行分析。這種分析方法，因為包括了“熱解析-低溫Trap富集-快速熱解析”的步驟，雖然在分析靈敏度上有了提高，但其所需的分析時間也加長。飛行時間質(zhì)譜具有微秒級的快速分析速度、高離子傳輸率、高靈敏度、高質(zhì)量測定精度和高分辨率，以及一次掃描即得全譜的優(yōu)點。同時，飛行時間質(zhì)譜的進樣無需點進樣，可以對樣品進行連續(xù)進樣，降低了對樣品進樣的前處理要求，可以完成高的的樣品進氣量。飛行時間質(zhì)譜結(jié)合真空紫外燈軟電離技術(shù)所得到質(zhì)譜圖中可以直接得到有機物的分子離子峰，譜圖簡單，因此可以對有機物污染物進行快速地定性和定量分析。將快速熱解析技術(shù)與飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用，可以適當增加樣品量，從而在較短的時間內(nèi)獲得較高的靈敏度；同時，利用飛行時間質(zhì)譜快速分析的特點，可以完成對固體樣品熱解析過程的監(jiān)測
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的在于提供一種固體樣品快速熱解析質(zhì)譜進樣裝置，其作用是對環(huán)境中的固體樣品進行快速熱解析，所釋放出的有機污染物經(jīng)保溫石英毛細管傳輸，通過三通閥進入到質(zhì)譜中進行分析。固體樣品分析時間短，靈敏度高，無記憶效應。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種固體樣品快速熱解析質(zhì)譜進樣裝置，其主要包括了加熱棒、測溫熱電偶、加熱金屬塊、高溫濾布、石英毛細管、金屬管、加熱帶和三通閥等；石英毛細管外側(cè)套設(shè)有金屬管，金屬管的兩端分別設(shè)有一中空的、帶有外螺紋的金屬管固定螺釘，金屬管伸入到金屬管固定螺釘內(nèi)中空處；二個帶有外螺紋的固定螺釘，固定螺釘上端中部開孔，孔內(nèi)表面設(shè)有內(nèi)螺紋，金屬管兩端的金屬管固定螺釘分別螺合于二個固定螺釘?shù)目變?nèi)；加熱金屬塊內(nèi)部開設(shè)有的盲孔為熱解析室；加熱棒和測溫熱電偶通過加熱金屬塊上的小孔固定；加熱金屬塊內(nèi)的盲孔的開口端通過氟O圈(包氟O形圈)密封螺合有加熱金屬塊螺帽，加熱金屬塊螺帽的上表面中部固接有一帶有內(nèi)螺紋的筒狀固定柱，中空固定柱內(nèi)螺合有一固定螺釘；力口熱金屬塊螺帽和固定螺釘?shù)闹胁繉诮饘俟芄潭葆斨锌赵O(shè)置有孔，石英毛細管依次經(jīng)固定螺釘和加熱金屬塊螺帽伸入熱解析室中，于熱解析室中石英毛細管的出口處設(shè)置有高溫濾布；金屬管另一端的另一固定螺釘與三通閥的一個常開接口相連；三通閥的另兩個接口分別與質(zhì)譜電離區(qū)和真空泵相連接。所述的加熱金屬塊,通過小孔分別固定有加熱棒和測溫熱電偶,加熱棒為I 4根，總功率為100 400w，用以對加熱金屬塊進行快速加熱，加熱金屬塊的溫度為室溫至350°C可控。加熱金屬塊的中部的盲孔為熱解析室，用以固定樣品的放置，直徑為5 20mm,熱解析室的直徑和長度可以根據(jù)固體樣品的分析量進行改變。所述的加熱金屬塊螺帽，用于與加熱金屬塊內(nèi)的盲孔的開口端進行螺合連接，其與加熱金屬塊螺合連接的一側(cè)置有高溫濾布，其作用在于熱解析產(chǎn)物通過高溫濾布時，高溫濾布可以濾除粒徑在50 μ m以上的固體顆粒物，從而保證質(zhì)譜的正常工作。所述的石英毛細管的兩端分別穿過硅膠墊進行固定密封，其一端貫穿硅膠墊延伸至高溫濾布的一側(cè)，另一端與三通閥的常開接口相連接。硅膠墊用于石英毛細管的固定密封，保證固體樣品的熱解析產(chǎn)物不與外界發(fā)生交換，同時易于保證質(zhì)譜的工作真空度。通過改變石英毛細管的內(nèi)徑和長度可以調(diào)節(jié)質(zhì)譜的真空度，石英毛細管內(nèi)徑為Φ50 ΙΟΟμπι，長度為5 200cm。石英毛細管的外部有金屬管，金屬管的兩端分別通過金屬管固定螺釘進行固定，石英毛細管處于金屬管中空處。金屬管用以方便加熱帶的包裹固定，并防止石英毛細管的折斷。金屬管的內(nèi)徑為0.5 2mm,長度與石英毛細管長度相匹配。所述的三通閥的常開接口與石英毛細管和金屬管相連接，另兩端接口分別與質(zhì)譜電離區(qū)和真空泵相連，用于完成樣品的進樣和抽空。當三通閥的常開接口與質(zhì)譜電離區(qū)導通時，固體樣品熱解析產(chǎn)物可經(jīng)過三通閥進入質(zhì)譜電離區(qū)；當三通閥的常開接口與真空泵相連時，固體樣品熱解析產(chǎn)物則被真空泵抽走，可用于殘留氣體去除。金屬管、金屬管固定螺釘、固定螺釘及加熱金屬塊螺帽的筒狀固定柱外表面包裹有加熱帶，其溫度控制在100 350°C ;三通閥的外部包裹有加熱帶，三通閥的溫度控制在50 150°C。進樣裝置傳輸線路上的保溫有利于熱解析產(chǎn)物的快速進樣，減少殘留，消除記憶效應。本發(fā)明對放入到熱解析室內(nèi)的固體樣品進行快速熱解析，高溫濾布用以濾除粒徑在50 μ m以上的固體顆粒物，熱解析產(chǎn)物以氣體形式經(jīng)石英毛細管和三通閥進入質(zhì)譜電離區(qū)。當進行樣品分析時，三通閥將常開接口與通向質(zhì)譜電離區(qū)的接口導通，用以完成氣體樣品的質(zhì)譜進樣；當樣品分析完成后，切換三通閥接口至真空泵抽氣口，對熱解析室及整個傳輸線路進行抽真空來減少樣品殘留，消除記憶效應。該裝置適合于固體樣品的快速熱解析，經(jīng)質(zhì)譜進行分析，在固體樣品分析方面將有廣泛的應用。


:圖1為本發(fā)明的固體樣品快速熱解析質(zhì)譜進樣裝置。
具體實施方式
:本發(fā)明用于固體樣品的快速熱解析，熱解析產(chǎn)物在保溫石英毛細管9中傳輸至質(zhì)譜電離區(qū)15中，進行質(zhì)譜分析。如圖1所示，加熱金屬塊3為25mmX25mmX500mm的長方體，4根加熱功率為IOOw的加熱棒I和測溫熱電偶2通過小孔固定于加熱金屬塊3，加熱金屬塊3內(nèi)部的盲孔為熱解析室4,內(nèi)徑為15mm,長度為40mm,用以放置固體樣品。加熱棒I快速對加熱金屬塊3進行加熱，使熱解析室4內(nèi)的固體樣品進行快速地熱解析。加熱金屬塊3與加熱金屬塊螺帽6之間通過氟O圈5進行螺合密封，保證釋放的有機污染物不與外界發(fā)生交換，進入到質(zhì)譜進行分析。加熱金屬塊螺帽6靠近熱解析室4一側(cè)安裝有高溫濾布7，用以濾除粒徑在50 μ m以上大小的固體顆粒物。石英毛細管9用以熱解析產(chǎn)物的傳輸，內(nèi)徑為150 μ m,其一端依次經(jīng)固定螺釘10、硅膠墊8和加熱金屬塊螺帽6伸入熱解析室4中，其出口處為高溫濾布7 ;另一端經(jīng)過固定螺釘10、硅膠墊8通向三通閥14。硅膠墊8通過固定螺釘10壓緊，對石英毛細管9和硅膠墊8的連接處進行密封。石英毛細管9的外部有金屬管12，金屬管12的兩側(cè)通過金屬管固定螺釘11分別與加熱金屬塊螺帽6和三通閥14的常開接口相連接。金屬管12的內(nèi)徑為0.8mm，外徑為2mm。金屬管12外圍包裹有加熱帶13，維持金屬管12傳輸部分溫度為200。。。三通閥14的常開接口與石英毛細管9和金屬管12的一端相連接，三通閥的另兩個接口分別與質(zhì)譜電離區(qū)15和真空泵16相連。三通閥14外圍包裹有加熱帶13，維持三通閥14的溫度為100°C。實際操作中，首先，適量固體樣品放置于熱解析室4中，將加熱金屬塊3與加熱金屬塊螺帽6連接，實現(xiàn)密封螺合鏈接，并將三通閥14的常開接口切換至與質(zhì)譜電離區(qū)15導通。加熱棒I對加熱金屬塊3進行快速加熱，完成固體樣品的熱解析，熱解析產(chǎn)物穿過高溫濾布7，經(jīng)保溫的石英毛細管9傳輸至三通閥14，進入到質(zhì)譜電離區(qū)15進行質(zhì)譜分析。當熱解析完成以后，切換三通閥14的常開接口與真空泵16相連，對熱解析室4和石英毛細管9進行抽真空，以消除記憶效應。
權(quán)利要求
1.一種固體樣品快速熱解析質(zhì)譜進樣裝置，其特征在于:包括熱解析室(4)、石英毛細管(9)和三通閥(14)； 石英毛細管(9)外側(cè)套設(shè)有金屬管(12)，金屬管(12)的兩端分別設(shè)有一中空的、帶有外螺紋的金屬管固定螺釘(11)，金屬管(12)伸入到金屬管固定螺釘(11)內(nèi)中空處； 二個帶有外螺紋的固定螺釘(10)，固定螺釘(10)上端中部開孔，孔內(nèi)表面設(shè)有內(nèi)螺紋，金屬管(12)兩端的金屬管固定螺釘(11)分別螺合于二個固定螺釘(10)的孔內(nèi)； 于加熱金屬塊(3)內(nèi)部開設(shè)有盲孔，盲孔為熱解析室(4);于加熱金屬塊(3)上開小孔，加熱棒(I)固定于加熱金屬塊(3)的小孔內(nèi)； 加熱金屬塊(3)內(nèi)的盲孔的開口端通過氟O圈(5)密封螺合有加熱金屬塊螺帽(6)，加熱金屬塊螺帽￠)的上表面中部固接有一帶有內(nèi)螺紋的筒狀固定柱，中空固定柱內(nèi)螺合有一固定螺釘(10);于加熱金屬塊螺帽(6)和固定螺釘(10)的中部對應于金屬管固定螺釘(11)中空設(shè)置有孔，石英毛細管(9)依次經(jīng)固定螺釘(10)和加熱金屬塊螺帽(6)伸入熱解析室(4)中，于熱解析室(4)中石英毛細管(9)的出口處設(shè)置有高溫濾布(7)； 金屬管另一端的另一固定螺釘(10)與三通閥(14)的一個常開接口相連；三通閥(14)的另兩個接口分別與質(zhì)譜電離區(qū)(15)和真空泵(16)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進樣裝置，其特征在于:于金屬管(12)、金屬管固定螺釘(11)、固定螺釘(10)及加熱金屬 塊螺帽￠)的筒狀固定柱外表面包裹有加熱帶(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的進樣裝置，其特征在于:于三通閥的外表面包裹有加熱帶(13)ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進樣裝置，其特征在于: 金屬管(12)兩側(cè)分別通過金屬管固定螺釘(11)與加熱金屬塊螺帽(6)和三通閥(14)常開接口相連接； 加熱金屬塊螺帽出)的一側(cè)安置有高溫濾布(7);加熱金屬塊螺帽(6)和固定螺釘(10)間設(shè)置有硅膠墊(8)，石英毛細管(9)穿套于金屬管(12)中，通過硅膠墊(8)進行固定，一端延伸至高溫濾布(7) —側(cè)，另一端與三通閥(14)的常開接口相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進樣裝置，其特征在于:于加熱金屬塊⑶上開小孔，小孔內(nèi)設(shè)置有測溫熱電偶(2);加熱金屬塊(3)的中部的盲孔為圓形，直徑為5 20_。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進樣裝置，其特征在于:高溫濾布(7)置于加熱金屬螺帽(6)與熱解析室(4)相連的一側(cè)；高溫濾布(7) —側(cè)與熱解析室(4)相接，石英毛細管(9)置于高溫濾布(7)另一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進樣裝置，其特征在于: 于三通閥(14)上與固定螺釘(10)相連的接口處固接有一帶有內(nèi)螺紋的筒狀固定柱，筒狀固定柱內(nèi)設(shè)置有硅膠墊(8)，固定螺釘(10)螺合于中空固定柱內(nèi)； 石英毛細管(9)的兩端分別穿過硅膠墊(8)進行固定密封，其一端貫穿硅膠墊(8)延伸至高溫濾布(7)的一側(cè)，硅膠墊(8)通過固定螺釘(10)與加熱金屬螺帽(6)相連接，石英毛細管(9)的另一端貫穿硅膠墊(8)延伸至三通閥(13)的常開接口內(nèi)；石英毛細管內(nèi)徑為Φ 50 100 μ m,長度為5 200cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固體樣品快速熱解析質(zhì)譜進樣裝置。該裝置通過熱解析室對固體樣品進行快速熱解析，熱解析產(chǎn)物在氣壓差的作用下，經(jīng)保溫的傳輸系統(tǒng)，進入質(zhì)譜進行分析。在熱解析室的出口處置有高溫濾布，用以濾除粒徑在50μm以上的顆粒物，保證質(zhì)譜的正常工作。石英毛細管和三通閥構(gòu)成樣品的傳輸系統(tǒng)，石英毛細管用以傳輸熱解析產(chǎn)物，三通閥用以控制進樣的開始和結(jié)束。本發(fā)明與質(zhì)譜儀相結(jié)合可用于檢測固體樣品的熱解析產(chǎn)物，同時對固體樣品的熱解析過程進行監(jiān)測，在分析過程中無記憶效應。
文檔編號G01N1/44GK103091387SQ201110342099
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者李海洋, 崔華鵬, 侯可勇, 花磊, 陳平 申請人:中國科學院大連化學物理研究所