相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2014年10月31日遞交的、將pauldryden等人署名為發(fā)明人的美國臨時申請no.62/073,394的優(yōu)先權(quán)。美國臨時專利申請no.62/073,394的全部公開內(nèi)容通過引用具體結(jié)合于此。

背景技術(shù)：

在gc系統(tǒng)中，化合物穿過分離柱(“柱”)的整個長度所需的時間量被稱為其保留(retention)時間。貢獻(xiàn)于化合物的保留時間的一個因素是分離柱的溫度。對于各次分析精確地控制柱的溫度有益于提供特定化合物或分析物的保留時間的可重復(fù)性。此外，在樣品分析物遷移通過柱時程序化地改變柱溫度可有利地提供較短的分析時間并減少峰展寬。

當(dāng)然，柱的溫度的精確控制對于gc測量的總體性能是重要的。在許多柱溫度控制系統(tǒng)中，溫度傳感器不測量實(shí)際的柱溫度，這是由于溫度傳感器由于各種原因而遠(yuǎn)離柱。盡管期望柱溫度沿其長度是恒定的，但沒有柱加熱系統(tǒng)提供完全等溫的環(huán)境。對于gc裝置的用戶，重要的是沿著gc柱的長度的熱梯度較小，并且遷移通過柱的分析物經(jīng)歷了提供期望的保留特性的有效溫度。

因此，需要的是至少克服上面所討論的已知gc柱加熱器的缺點(diǎn)的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)代表性實(shí)施例，一種裝置包括：柱加熱裝置；第一溫度傳感器，該第一溫度傳感器被布置為鄰近于氣相色譜柱；以及第二溫度傳感器，該第二溫度傳感器被布置在柱加熱裝置內(nèi)或柱加熱裝置上方?；趤碜缘谝缓偷诙囟葌鞲衅鞯臏囟葦?shù)據(jù)來改變氣相色譜柱的溫度。

根據(jù)代表性實(shí)施例，該裝置還包括被布置在柱加熱裝置下方的第一絕熱層，以及第二絕熱層。第二溫度傳感器被布置在第二絕熱層之上、內(nèi)部、或下方。

根據(jù)代表性實(shí)施例，柱加熱裝置包括：第一襯底；加熱元件，該加熱元件被布置在第一襯底之上；以及第二襯底，該第二襯底被布置在柱加熱裝置之上。第二襯底具有第一側(cè)和第二側(cè)。第二側(cè)被配置為使氣相色譜柱與其相接觸。來自柱加熱裝置的熱量通過第二襯底被傳遞，并基本上均勻地加熱與第二襯底相接觸的氣相色譜柱。

根據(jù)另一代表性實(shí)施例，一種裝置包括：第一溫度傳感器，該第一溫度傳感器被布置為鄰近于氣相色譜柱；以及第二溫度傳感器，該第二溫度傳感器被布置在柱加熱裝置內(nèi)部或柱加熱裝置之上?；趤碜缘谝缓偷诙囟葌鞲衅鞯臏囟葦?shù)據(jù)來改變氣相色譜柱的溫度。該裝置還包括控制器，該控制器被配置為從第一和第二溫度傳感器接收溫度數(shù)據(jù)。電源被配置為從控制器接收控制信號，并調(diào)整對柱加熱裝置的電功率。

根據(jù)又一代表性實(shí)施例，公開了一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀介質(zhì)，該非暫態(tài)計算機(jī)可讀介質(zhì)存儲有控制器可執(zhí)行的、用于控制柱加熱裝置的程序。該計算機(jī)可讀介質(zhì)包括：接收代碼段，用于從第一溫度傳感器和第二溫度傳感器接收溫度數(shù)據(jù)；加權(quán)平均代碼段，用于從溫度數(shù)據(jù)確定加權(quán)平均；比較代碼段，用于將加權(quán)平均和當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行比較；比例、積分微分代碼段，用于確定溫度誤差；以及設(shè)置代碼段，用于從溫度誤差設(shè)置要施加于加熱元件的功率水平。

根據(jù)又一代表性實(shí)施例，公開了一種用于控制柱加熱裝置的裝置。該裝置包括：控制器，該控制器被配置為從第一溫度傳感器和第二溫度傳感器接收溫度數(shù)據(jù)。控制器還被配置為執(zhí)行編程操作。該編程操作包括：從溫度數(shù)據(jù)確定溫度數(shù)據(jù)的加權(quán)平均；將溫度數(shù)據(jù)的加權(quán)平均和當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)溫度進(jìn)行比較；從溫度數(shù)據(jù)的加權(quán)平均和當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)溫度的比較確定溫度誤差；以及基于所確定的溫度誤差來調(diào)整要施加于加熱元件的功率水平。

附圖說明

當(dāng)與附圖一起閱讀時，可以從下列詳細(xì)描述最好地理解本教導(dǎo)。特征不一定是按比例繪制的。在可能的情況下，相同的參考標(biāo)號指代相同的特征。

圖1是根據(jù)代表性實(shí)施例的gc系統(tǒng)的簡化框圖。

圖2a根據(jù)代表性實(shí)施例示出了柱加熱組件的分解圖。

圖2b根據(jù)代表性實(shí)施例示出了柱加熱裝置的分解圖。

圖2c根據(jù)代表性實(shí)施例示出了柱加熱裝置的分解圖。

圖3根據(jù)代表性實(shí)施例示出了控制器的簡化框圖。

圖4根據(jù)代表性實(shí)施例示出了控制gc柱的溫度的方法的流程圖。

定義術(shù)語

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的術(shù)語僅為了描述具體實(shí)施例的目的，并且不旨在是限制性的。所定義的術(shù)語附加于本文的技術(shù)領(lǐng)域中所通常理解和接受的所定義的術(shù)語的技術(shù)和科學(xué)含義。

說明書和所附權(quán)利要求中使用的冠詞‘一’以及‘該’包括單數(shù)和復(fù)數(shù)指示物二者，除非上下文另外明確指出。因此，例如，‘設(shè)備’包括一個設(shè)備或多個設(shè)備。

如在說明書和所附權(quán)利要求中使用的，并且除了它們的普通意義之外，術(shù)語‘基本’或‘基本上’表示具有可接受的限度或程度。例如，‘基本上抵消’表示本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)為抵消是可接受的。

如在說明書和所附權(quán)利要求中使用的并且除了其普通意義之外，術(shù)語‘大約’表示在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的可接受的限度或數(shù)量之內(nèi)。例如，‘大約相同’表示本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)為所比較的項是相同的。

具體實(shí)施方式

在下列詳細(xì)描述中，為了解釋和非限制的目的，闡述了公開特定細(xì)節(jié)的代表性實(shí)施例以便提供本教導(dǎo)的透徹的理解。可能省略已知系統(tǒng)、設(shè)備、材料、操作方法以及制造方法的描述，以便避免模糊示例實(shí)施例的描述。然而，可根據(jù)代表性實(shí)施例來使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)的系統(tǒng)、設(shè)備、材料以及方法。

諸如“上方”、“下方”、“頂部”、“底部”、“上部”以及“下部”之類的相對術(shù)語可能被用來描述附圖所示各個元件的彼此關(guān)系。這些相對術(shù)語旨在包含除了附圖中所描述的定向之外的設(shè)備和/或元件的不同定向。例如，若設(shè)備關(guān)于附圖中的視圖被倒置，則被描述為在另一元件“上方”的元件例如現(xiàn)在將在該元件“下方”。類似地，若設(shè)備關(guān)于附圖中的視圖被旋轉(zhuǎn)90°，則被描述為在另一元件“上方”或“下方”的元件現(xiàn)在將“鄰近”另一元件；其中，“鄰近”表示與另一元件鄰接，或在這些元件之間具有一個或多個層、材料、結(jié)構(gòu)等。本文使用的“布置在另一元件之上”或“布置在另一元件下方”的元件表示“鄰近于”另一元件的元件?！爸苯余徑北硎九c另一元件鄰接。

某些代表性實(shí)施例針對的是氣相色譜(gc)柱加熱組件。根據(jù)代表性實(shí)施例，gc柱加熱組件包括：第一溫度傳感器，被布置為鄰近于氣相色譜柱；第二溫度傳感器，被布置在柱加熱裝置內(nèi)部或柱加熱裝置上方?；趤碜缘谝缓偷诙囟葌鞲衅鞯臏囟葦?shù)據(jù)來改變氣相色譜柱的溫度。該系統(tǒng)還包括：控制器，被配置為從第一和第二溫度傳感器接收溫度數(shù)據(jù)；電源，被配置為從控制器接收控制信號并調(diào)整對柱加熱裝置的電功率，以將gc柱的溫度基本上維持在期望值。

圖1是根據(jù)代表性實(shí)施例的gc系統(tǒng)100的簡化框圖。gc系統(tǒng)100的許多方面對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是已知的。因此，gc系統(tǒng)100的某些已知組件的細(xì)節(jié)被省略。在某些實(shí)例中，已知組件被標(biāo)記為可被實(shí)現(xiàn)的代表性示例，但這些示例是為了說明而被呈現(xiàn)的，并且絕不旨在是限制性的。

gc系統(tǒng)100包括樣品入口101。樣品入口101被流體地耦接到污染物阱102。污染物阱102被流體地耦接到柱103，該柱103可以是在氣相色譜中有用的各種柱中的一種。在實(shí)施例中，污染物阱102可以如被同時遞交的、共同擁有的美國專利申請no.14/057,022(2013年10月18日遞交)中所描述，該美國專利申請的公開內(nèi)容通過引用具體結(jié)合于此。污染物阱102是微流體污染物阱，被配置為從捕獲來自樣品入口101的樣品中的污染物，并防止所捕獲的污染物到達(dá)柱103。注意的是，包括污染物阱102僅是說明性的，并且本教導(dǎo)被考慮用在不包括污染物阱，或不包括如上面剛剛引用的申請中所描述的微流體污染物阱的gc系統(tǒng)中。

柱103分離化學(xué)樣品的組分。柱103可以是包括一段熔石英或金屬管(未示出)的毛細(xì)管柱，該管在管的內(nèi)部上具有涂層或填充有與來自樣品入口101的樣品進(jìn)行交互的顆粒，以分離化學(xué)樣品的組分。

柱103被提供為與柱溫度控制裝置104相接觸，這將在下文中結(jié)合代表性實(shí)施例被更全面地描述。借助于柱溫度控制裝置104，保留時間受到控制，并相對改善了柱103的加熱的均勻性。此外，在某些實(shí)施例中，可以以相對徹底的方式冷卻柱103，與已知gc系統(tǒng)相比，最終改善了分析物的保留時間的可重復(fù)性以及分析周期時間。柱溫度控制裝置104的這些及其他益處將在下文中結(jié)合代表性實(shí)施例被更全面地描述。

柱103被連接到檢測器105，該檢測器105檢測柱103所分離的組分的存在，經(jīng)常也檢測組分的量。通常，檢測器105是已知的gc檢測器，例如，火焰離子化檢測器(fid)、質(zhì)譜儀檢測器(msd)、熱傳導(dǎo)檢測器(tcd)、電子捕獲檢測器(ecd)、氮磷檢測器(npd)、硫化學(xué)發(fā)光檢測器(scd)、氮化學(xué)發(fā)光檢測器(ncd)、脈沖火焰光度檢測器(pfpd)、氦離子化檢測器(hid)、或火焰光度檢測器(fpd)。

gc系統(tǒng)100還包括控制器106和電源107?？刂破?06可以是gc系統(tǒng)100的多個控制器(未示出)中的一個控制器，或可以是gc系統(tǒng)的唯一控制器。目前，描述了控制器106的關(guān)于通過柱溫度控制裝置104來維護(hù)柱103的加熱的功能?？刂破?06或其它控制器的其它功能與本教導(dǎo)關(guān)系并不密切，并且未被描述。

通常，可以以許多方式(例如，利用專用硬件)來實(shí)現(xiàn)控制器106以執(zhí)行本文討論的各種功能。采用一個或多個微處理器的“處理器”是控制器的一個示例，該一個或多個微處理器可使用計算機(jī)可讀介質(zhì)(軟件(例如，微碼))來編程以執(zhí)行本文討論的各種功能?？刂破?06可采用或不采用處理器來實(shí)現(xiàn)，并還可被實(shí)現(xiàn)為執(zhí)行某些功能的專用硬件和執(zhí)行其他功能的處理器(例如，一個或多個編程微處理器及相關(guān)聯(lián)的電路)的組合。本公開的各個實(shí)施例中可以采用的控制器組件的示例包括但不限于：傳統(tǒng)微處理器、微控制器、專用集成電路(asic)、以及現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)。

在各個實(shí)現(xiàn)方式中，控制器106可以與一個或多個存儲介質(zhì)(本文統(tǒng)稱為“存儲器”，例如，諸如隨機(jī)存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、可編程只讀存儲器(prom)、電可編程只讀存儲器(eprom)、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)、通用串行總線(usb)驅(qū)動器、軟盤、緊致盤、光盤、磁帶等之類的易失性和非易失性計算機(jī)存儲器)相關(guān)聯(lián)。在某些實(shí)現(xiàn)方式中，存儲介質(zhì)可編碼有一個或多個程序，當(dāng)該一個或多個程序在控制器106上被執(zhí)行時，至少執(zhí)行本文討論的功能中的一些功能。各個存儲介質(zhì)可被固定在控制器106內(nèi)或可以是可移動的，以便其上所存儲的一個或多個程序可被加載到處理器或控制器內(nèi)以實(shí)現(xiàn)本文討論的本教導(dǎo)的各個方面。術(shù)語“程序”或“計算機(jī)程序”在本文用于在一般意義上指代可用來對控制器106進(jìn)行編程的任意類型的計算機(jī)代碼(例如，軟件或微碼)。

如結(jié)合圖3和4在下面被更全面地描述的，控制器106被配置為從至少兩個溫度傳感器(圖1中未示出)接收溫度數(shù)據(jù)，并且基于溫度數(shù)據(jù)，被配置為向電源107提供控制信號。電源107是多個已知電源中的一個電源，并被配置為調(diào)整柱溫度控制裝置104的功率以便將柱103的溫度維持在大約期望的溫度。

圖2a根據(jù)代表性實(shí)施例示出了柱溫度控制裝置200(有時稱為“裝置”)的分解圖。注意的是，本實(shí)施例的柱溫度控制裝置200被考慮用作本文所描述的gc系統(tǒng)100中的柱溫度控制裝置104。

柱溫度控制裝置200包括柱加熱裝置201，該柱加熱裝置201被配置為將gc柱202布置在表面207之上。gc柱202被考慮用作結(jié)合圖1的代表性實(shí)施例所描述的柱103。

柱溫度控制裝置200還包括第一溫度傳感器203和第二溫度傳感器204。第一溫度傳感器203被布置在第一柱加熱裝置201內(nèi)。替代地，第一溫度傳感器203可以被布置在第一柱加熱裝置201之上。第一溫度傳感器203例如被嵌入在柱加熱裝置201中，例如，結(jié)合圖2b的代表性實(shí)施例在下面所描述的，以及共同擁有的共同未決美國臨時申請62/050,125(2014年9月13日遞交，將sammyee.traudt等人署名為發(fā)明人)中所描述的。該申請的全部公開內(nèi)容通過引用具體結(jié)合于此。

圖2a描繪了第二溫度傳感器204的兩個不同的代表性定向。第一絕熱層205被布置在柱加熱裝置201下方，并且絕熱層206被布置在gc柱202和第二溫度傳感器204上方。在一個實(shí)施例中，如所示出的，第二溫度傳感器204可被布置在gc柱202上方以及絕熱層206下方。在另一實(shí)施例中，第二溫度傳感器204可被布置在絕熱層206上方。這些溫度傳感器位置被設(shè)計以反映現(xiàn)有技術(shù)gc系統(tǒng)中未獲取的實(shí)時溫度梯度。

優(yōu)選地，第一溫度傳感器203和第二溫度傳感器204為諸如熱電偶或鉑電阻溫度計(prt)之類的設(shè)備。第一和第二溫度傳感器203、204必須足夠快地響應(yīng)以檢測它們的熱環(huán)境中的變化。注意的是，第一溫度傳感器203必須向控制器提供跟蹤柱加熱裝置中的相對快速溫度變化的數(shù)據(jù)。取決于加熱元件的位置及其相對于第二溫度傳感器204的相對位置，第二溫度傳感器204可能處于經(jīng)歷較慢溫度變化的熱環(huán)境中。因此，在第二溫度傳感器204處的檢測之前，gc柱環(huán)境中的溫度變化可被反映在來自第一溫度傳感器203的測量結(jié)果中。

第一和第二絕熱層205、206由適于在不干擾gc系統(tǒng)的性能的情況下提供足夠的熱隔離的材料制成。例如，第一和第二絕熱層205、206由厚度為大約0.25英寸的玻璃織物材料制成，并可被提供為“毯”以改善第一和第二絕熱層205、206相對于它們接觸的柱加熱裝置201和gc柱202的外表面的一致性(conformance)。替代地，第一和第二絕熱層205、206可包括其他類型的隔離，包括但不限于：玻璃纖維、玻璃布、玄武巖等。針對第一和第二絕熱層205、206所選的材料通常需要在gc運(yùn)行期間提供柱加熱裝置201和周圍環(huán)境之間的足夠的熱障，并在gc運(yùn)行之后能夠被徹底和快速地冷卻。

如在本公開中被更全面地描述的，第一和第二溫度傳感器203、204向控制器106提供數(shù)據(jù)，由電源107提供給柱溫度控制裝置104的功率被確定，該柱溫度控制裝置104包括柱加熱裝置201。通過基于來自第一和第二溫度傳感器203、204二者的溫度值來控制被提供給柱加熱裝置201的功率，相比于已知方法，可以更精確地控制gc柱202的溫度。注意的是，通過將第一溫度傳感器203定位在柱加熱裝置201內(nèi)部或頂部，可以向控制器106提供關(guān)于柱加熱裝置201的溫度的相對快速反饋。在一個實(shí)施例中，第一溫度傳感器203與柱加熱裝置201物理接觸，該柱加熱裝置201被設(shè)計為響應(yīng)于被施加到包含在柱加熱裝置201中的加熱元件213(圖2a中未示出)的功率的變化來促進(jìn)溫度的快速變化。相比之下，由于與加熱元件213的相對距離較大，第二溫度傳感器204更加熱隔離。因此，僅在溫度信息流經(jīng)gc柱202以及加熱元件和第二溫度傳感器204之間的任意中間層之后，第二溫度傳感器將檢測到來源于加熱元件的功率調(diào)制的溫度變化。

此外，將第二溫度傳感器204定位在gc柱202和第二層絕熱層206的界面處允許測量gc柱202的、與gc柱鄰近表面207那側(cè)相反一側(cè)的溫度，來自柱加熱裝置201的加熱元件213(圖2a中未示出)的熱量通過該表面207來流動。因此，如圖2a的代表性實(shí)施例所描繪來定位第一和第二溫度傳感器203、204提供了從柱加熱裝置201到距離柱加熱裝置201最遠(yuǎn)的gc柱202那側(cè)的熱梯度的實(shí)時指示。圖2b示出柱加熱裝置201的分解圖，該分解圖描繪了第一溫度傳感器203在柱加熱裝置201內(nèi)的兩個代表性位置。柱加熱裝置201包括基本上是平面的第一襯底208。分隔件層209可選地被布置在第一襯底208之上。

在分隔件層209中提供凹槽210，凹槽在某些實(shí)施例中接收第一溫度傳感器203。在其他實(shí)施例中，第一溫度傳感器203可被定位在中間層204和第二襯底215之間。盡管可通過將第一溫度傳感器203安裝在gc柱溫度控制裝置200內(nèi)的其他地方來實(shí)現(xiàn)一定程度的益處，但將第一溫度傳感器203緊靠加熱元件213來定位對于加熱器控制是有益的。

優(yōu)選地，第一溫度傳感器203被定位在gc柱202和加熱元件213之間。例如，第一溫度傳感器203可被定位在中間層214和第二襯底215之間。替代地，第一溫度傳感器203可被定位在“外”側(cè)(即，在第一襯底208下方或在第二襯底215上方)。

加熱元件213被布置在可選的中間層212和可選的中間層214(以下稱為中間層214)之間。中間層212、214通常由相同的材料制成。中間層212、214還可被選為用作加熱元件213和第一襯底208以及第二襯底215之間的電絕緣體。與第一襯底208類似，第二襯底215基本上是平面的。第二襯底215被配置為使gc柱(圖2b中未示出)與其熱接觸。例如，gc柱被布置在第二襯底215的表面207之上，并且來自加熱元件213的熱量通過第二襯底215被傳遞到gc柱。如從圖2b的視圖可以理解的，表面207基本上是平面的。

第一和第二襯底208、215可包括單層或多層相同或不同的材料。如在下面被更全面地描述的，柱加熱裝置201基本上均勻地加熱與第二襯底215相接觸的gc柱。

如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的，物體的“熱質(zhì)量”是其存儲熱能(即，熱量)的能力的量度。因此，與具有相對高的熱質(zhì)量的材料相比，具有相對低的熱質(zhì)量的材料改變溫度所需的熱量會更少。如在下面被更全面地描述的，為了能夠較快的加熱和冷卻，針對柱加熱裝置201的第一和第二襯底208、215所選的材料具有相對低的熱質(zhì)量。

熱質(zhì)量(單位j/k)是材料的比熱cp和物體的質(zhì)量m的乘積。為了方便，熱質(zhì)量還可被指定為材料的密度ρ、表面積as、以及垂直于表面積的厚度t的乘積。結(jié)合在一起，熱質(zhì)量可被表示為：

熱質(zhì)量＝(ρcptas)

由于柱加熱裝置201的表面積基于待加熱的柱的尺寸是固定的，因此對于該討論表面積可被視為常數(shù)。進(jìn)一步檢查其余項。項ρcp也被稱為材料的體積熱容并且是材料的固有性質(zhì)。為了最小化熱質(zhì)量，該項應(yīng)被最小化。根據(jù)代表性實(shí)施例，第二襯底215或第一和第二襯底208、215的材料在25℃具有小于大約的體積熱容。

用于第二襯底215或第一和第二襯底208、215的材料的選擇還被機(jī)械剛度、低熱梯度、以及熱變形抗性所約束。這些約束在確定第二襯底215或第一和第二襯底208、215所需的材料的最小厚度時特別重要。它們和熱質(zhì)量不是獨(dú)立的特性，因此考慮所有這些特性來選擇材料。最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)橫跨第二襯底215的表面207的低熱梯度，并實(shí)現(xiàn)第一和第二襯底208和215的相對低熱質(zhì)量以使能較快的加熱和冷卻。

跨第二襯底215或跨第一和第二襯底208、215的熱梯度是由于襯底的不同部分處于不同熱環(huán)境中。例如，加熱元件213不具有完全均勻的熱分布。此外，第一和第二襯底208、215的外邊緣通常會更多地暴露于周圍溫度環(huán)境。因此，跨第一和第二襯底208、215可存在熱梯度。當(dāng)針對第一和第二襯底所選的材料具有低熱流抗性(也就是說，高熱導(dǎo)率k)時，梯度被減小。因此，期望具有相對高熱導(dǎo)率的材料(尤其是對于第二襯底215)，以便接觸gc柱的表面207的溫度基本均勻。根據(jù)代表性實(shí)施例，第二襯底215或第一和第二襯底208、215的材料在25℃具有大于大約的熱導(dǎo)率。

第一和第二襯底208和215為柱加熱裝置201提供機(jī)械結(jié)構(gòu)。注意的是，第一和第二襯底208、215為柱加熱裝置201的各種相對非剛性組件以及gc柱202和第二溫度傳感器204提供了足夠的支撐。有益地，針對第一和第二襯底208、215所選的材料是足夠堅硬的以提供這類充分的支撐。材料的剛度與其彈性模量(或楊氏模量)e相關(guān)。若材料具有高彈性模量，則只需較少的該材料(例如，其薄片)來提供與具有較低彈性模量的材料相同的剛度。因此，具有高彈性模量的材料是有益的，以便要求較少(熱)質(zhì)量的材料來實(shí)現(xiàn)充分的剛度。根據(jù)代表性實(shí)施例，第一和第二襯底208、215的材料具有大于大約100gpa的楊氏模量。除了剛度之外，第一和第二襯底208和215必須維持表面平坦性以便保持加熱元件213與第二襯底215相接觸，以及保持gc柱202與表面207直接接觸，或與表面207間接接觸(即，gc柱202與表面207之間具有中間層(未示出))。平坦性問題可能由于來自快速溫度變化的變形或“屈曲”而發(fā)生。若組件中存在大熱梯度，例如，當(dāng)組件被不對稱地冷卻時，組件的一些地方將由于熱膨脹而想要增長，而其他截面將想要保持固定。在最壞的情況下，這可導(dǎo)致屈曲或破裂。

可通過選擇具有高熱導(dǎo)率k、低熱膨脹系數(shù)α、或同時具有二者的材料來最小化歸因于熱膨脹的機(jī)械變形的可能性。具有高熱導(dǎo)率的材料抵抗在材料中形成大熱梯度。具有低熱膨脹的材料即使在顯著的熱梯度下也不會增長太多。選擇具有高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、或兩者的材料允許使用較少的材料(例如，其薄片)以及因此較少的熱質(zhì)量，并提供足夠的抗屈曲性。根據(jù)代表性實(shí)施例，第二襯底215或第一和第二襯底208、215的材料在25℃具有大于大約的熱導(dǎo)率對熱膨脹系數(shù)的比率。

在選擇第二襯底215、或第一和第二襯底208、215的材料時的另一考慮是材料的電絕緣屬性。有益地，材料是基本上電絕緣的，以避免不得不在柱加熱裝置201的層疊中添加額外的材料以執(zhí)行該功能。

最后，重要的是為第二襯底215、或第一和第二襯底208、215選擇在高于大約450℃的溫度下能夠在柱加熱裝置201中工作的材料。

表1展示了在第二襯底215、或第一和第二襯底208、215的材料的選擇中將要考慮的一些因素的總結(jié)。

表1

在代表性實(shí)施例中，第二襯底215包括硅。通常，形成第二襯底215的硅層例如是單晶硅或多晶硅，并且厚度為大約0.3到1.5mm。例如，第二襯底215包括厚度為大約0.675mm的＜1，0，0＞硅。在代表性實(shí)施例中，第一襯底208例如是單晶硅或多晶硅。第一襯底208可包括厚度為大約0.675mm的＜1，0，0＞硅片，并且第二襯底215包括厚度各自為大約0.675mm的兩個＜1，0，0＞硅片。針對第二襯底215使用兩個片提供了稍微改善的保留時間可重復(fù)性。注意的是，第二襯底215不要求專門的拋光或摻雜。第一襯底208可以用與第二襯底215相同的材料和相同的規(guī)格來制成。

注意的是，針對第二襯底215、或第一和第二襯底208、215使用硅僅是示例性的。更一般地，針對第二襯底215、或第一和第二襯底208、215所選的材料被選為：在25℃具有小于大約的體積熱容(ρcp)；在25℃具有大于大約的熱導(dǎo)率(k)；在25℃具有大于大約的熱導(dǎo)率對熱膨脹系數(shù)的比率以及大于大約100gpa的楊氏模量(e)。

期望這些物理特性以便在若干約束條件內(nèi)實(shí)現(xiàn)柱加熱裝置201的較快加熱和冷卻，這些約束條件包括低熱質(zhì)量、機(jī)械剛度、低熱梯度以及變形抗性。表2比較了一系列材料的這四個特性。

表2

基于以上所述，針對第二襯底215、或第一和第二襯底208、215所選的材料在25℃應(yīng)具有小于大約的體積熱容。因此，銅、氧化鋁、鎳鉻合金、不銹鋼、鎳、藍(lán)寶石、氮化硅、碳化鎢、氧化鈹、黃銅、青銅、鋁黃銅、鐵以及鈹不是第二襯底215、或第一和第二襯底208、215的優(yōu)選材料。

針對第二襯底215、或第一和第二襯底208、215所選的材料在25℃應(yīng)具有大于大約的熱導(dǎo)率。本說明書額外的消除。因此，pyrex玻璃、云母、鈦、石英玻璃、砷化鎵、鍺、氮化硼、氧化鋯、碳化硼、磷化銦、鈮、錸以及鉭不是第二襯底215、或第一和第二襯底208、215的優(yōu)選材料。

針對第二襯底215、或第一和第二襯底208、215所選的材料在25℃(在25℃)還應(yīng)具有大于大約的熱導(dǎo)率(k)對熱膨脹系數(shù)(α)的比率。因此，鋁、鎂、銀、鋅以及金不是第二襯底215、或第一和第二襯底208、215的優(yōu)選材料。

針對第二襯底215、或第一和第二襯底208、215所選的材料還應(yīng)具有大于大約100gpa的楊氏模量。因此，石墨不是第二襯底215、或第一和第二襯底208、215的優(yōu)選材料。

基于以上分析，可用于第二襯底215、或第一和第二襯底208、215的示例性的材料包括硅、氮化鋁、金剛石、碳化硅、鎢、鉬、鎢(特別是與銅的)合金、鉬(特別是與銅的)合金、以及其組合。

在一個代表性實(shí)施例中，加熱元件213被布置在中間層212、214之間。中間層212、214通常由相同的材料制成，并且各自具有第二相對低的熱質(zhì)量。此外，中間層212、214各自由電絕緣的材料制成。注意的是，若第一和第二襯底208、215是電絕緣的，則可以省略中間層212、214。然而，若中間層212、214的材料在相對高的溫度下可以變得更導(dǎo)電(例如，硅)，則在加熱元件和第一和第二襯底208、215之間需要電絕緣。因此，在第一和第二襯底包括硅的代表性實(shí)施例中，可能需要中間層212、214。然而，注意的是，在不包括中間層212、214的另一代表性實(shí)施例中，第一和第二襯底208、215的面向加熱元件的那側(cè)可涂覆一層玻璃或其他電介質(zhì)以執(zhí)行該絕緣功能。

在代表性實(shí)施例中，中間層212、214各自包括云母，該云母為片狀硅酸鹽(頁硅酸鹽)礦物。通常，云母材料為x2y4-6z8ｏ20(oh，f)4，其中，x為k、na、或ca或較不常見的ba、rb、或cs；y為al、mg、或fe或較不常見的mn、cr、ti、li等；z主要為si或al，但也可包括fe³⁺或ti。針對中間層212、214使用云母僅是示例性的，并且還可考慮具有與云母相類似的熱質(zhì)量、導(dǎo)電性、以及對歸因于快速溫度變化的機(jī)械變形的抗性的其他材料。例如，提供期望屬性的織物(例如，玻璃纖維)和玄武巖。

加熱元件213例如是電阻加熱元件，例如，線加熱器或箔加熱器。也可考慮其它類型的加熱元件。如應(yīng)理解的，加熱元件有利地是非常薄的，并因此基本上不會干擾柱加熱裝置200的每個層的期望的平面性質(zhì)。利用已知的薄膜制造方法，還可考慮本領(lǐng)域普技術(shù)人員的能力范圍之內(nèi)的這類相對薄的加熱元件。

圖2c根據(jù)另一代表性實(shí)施例示出了柱加熱裝置201的分解圖。柱加熱裝置201的許多方面基本上與結(jié)合圖2b在上面所描述的柱加熱裝置201的那些方面相同。因此，不再重復(fù)與圖2b中的柱加熱裝置201所共有的各個特征的許多細(xì)節(jié)。注意的是，柱加熱裝置201的這些共有元件的各個特性是相同的。例如，當(dāng)由相同的材料(例如，硅)制成時，第一和第二襯底208、215相對于柱加熱裝置201的其他組件的熱質(zhì)量的相對大小與上述相同。

柱加熱裝置201包括第一襯底208，在第一襯底208之上布置有加熱元件213。然而，注意的是，圖2c的柱加熱裝置201不包括分隔件以及中間層209、212、214，它們在上面已被標(biāo)記為是可選的。

圖2c描繪了柱加熱裝置201的替代實(shí)施例中的其他第一溫度傳感器的兩個代表性位置。在一個實(shí)施例中，第一溫度傳感器203被布置在第一襯底208之上并且在加熱元件213下方。在另一個實(shí)施例中，第一溫度傳感器203被定位在加熱元件213和第二襯底215之間。如上所述，盡管可通過將第一溫度傳感器203安裝在gc柱溫度控制裝置200內(nèi)的其他地方來實(shí)現(xiàn)一定程度的益處，但將第一溫度傳感器203緊靠加熱元件213來定位對于加熱器控制是有益的。

柱加熱裝置201還包括被布置在加熱元件213之上的第二襯底215。第二襯底215被配置為使gc柱(圖2c中未示出)與其直接接觸或與其間接接觸(即，在gc柱和第二襯底215之間具有中間層(未示出))。例如，gc柱被布置在第二襯底215的表面207之上，并且來自加熱元件213的熱量通過第二襯底215被傳遞，如結(jié)合圖2b的代表性實(shí)施例在上面所描述的。第一和第二襯底208、215可包括單層或多層相同或不同的材料。通過上述第二襯底215的熱量分布，裝置201基本上均勻地加熱與第二襯底215相接觸的gc柱。

gc柱溫度控制裝置200包括第一溫度傳感器203，該第一溫度傳感器203被布置在柱加熱裝置201內(nèi)部或直接鄰近于柱加熱裝置201，該柱加熱裝置201包括如圖2b和2c所示的加熱元件213。將第一溫度傳感器203布置在加熱元件213內(nèi)部或鄰近于加熱元件213使得能夠給控制器106提供關(guān)于加熱元件213的溫度的相對快速的反饋。此外，將第二溫度傳感器204定位在gc柱的與加熱元件相反那側(cè)獲取實(shí)時溫度梯度。

圖3根據(jù)代表性實(shí)施例示出了控制器106的簡化框圖。簡化框圖描繪了控制器106的下述組件：這些組件可用于確定要被提供給加熱元件213以便將gc柱的溫度或gc柱的直接環(huán)境基本上維持在期望的水平所需的功率。注意的是，控制器106的其他組件(包括與gc柱的溫度控制無關(guān)的其他硬件和固件)未被示出或描述。

控制器106包括比例-積分-微分(pid)控制器301。pid控制器301可由軟件、微控制器或可編程邏輯器件(pld)(例如，現(xiàn)場可編程門陣列(fpga))、或其他類似設(shè)備實(shí)現(xiàn)。利用pid控制器算法來實(shí)現(xiàn)pid控制器301，該pid控制器算法涉及三個分別的常數(shù)參數(shù)并常被稱為三項控制：比例、積分以及微分值。該算法以軟件或固件、或這二者的組合的形式被呈現(xiàn)。如在下面被更全面地描述的，程序(指令代碼)形式的pid控制器算法可被存儲在存儲器302或其他計算機(jī)可讀介質(zhì)中，并可使得pid控制器301確定電源的設(shè)定點(diǎn)以將gc柱(例如，gc柱202)加熱到期望水平。注意的是，在由軟件實(shí)現(xiàn)pid控制器301的代表性實(shí)施例中，該pid控制器301可被存儲在存儲器302中。

控制器106還包括數(shù)學(xué)處理組件或算法303，該數(shù)學(xué)處理組件或算法303被配置為從第一溫度傳感器203和第二溫度傳感器204接收溫度數(shù)據(jù)，并計算真實(shí)柱溫度的估計，這種估計與第一溫度傳感器203和第二溫度傳感器204單獨(dú)可能提供的估計相比獲得了改善。算法框303例如包括處理器，該處理器由硬件、固件、或軟件、或其組合來實(shí)現(xiàn)。替代地，算法框303包括模擬電路，例如，電阻對。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，算法用于確定這兩個溫度傳感器的加權(quán)平均。計算來自第一和第二溫度傳感器的數(shù)據(jù)的加權(quán)平均可通過將來自第一溫度傳感器203的溫度乘以值(x)并將來自第二溫度傳感器204的溫度乘以值(1-x)來實(shí)現(xiàn)。注意的是，x的值通過優(yōu)化環(huán)境排斥(ambientrejection)來確定，并在下面更全面地描述。加權(quán)平均提供了gc柱202附近的溫度的估計，并且通過適當(dāng)?shù)剡x擇x的值，通過對來自第一和第二溫度傳感器203、204的數(shù)據(jù)的連續(xù)采集和解釋，該估計可以在一個時間段內(nèi)基本上是精確的。盡管描述了加權(quán)平均算法，但也可考慮處理溫度輸入數(shù)據(jù)并獲得估計柱溫度的其他方法。

算法框303大體上被配置為在一系列條件下確定盡可能接近實(shí)際柱溫度的溫度值。在現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境中將變化的一個條件是環(huán)境溫度。第一溫度傳感器203和gc柱202處的溫度可隨環(huán)境溫度變化而不同地變化。當(dāng)僅使用第一溫度傳感器203的值作為輸入時，pid控制器301僅能補(bǔ)償?shù)谝粶囟葌鞲衅?03的位置附近的環(huán)境溫度漂移的影響。由于系統(tǒng)中的熱阻，所做的補(bǔ)償將不能精確地補(bǔ)償gc柱202處的環(huán)境溫度的影響。這將導(dǎo)致柱溫度中的輕微總體變化。當(dāng)樣品峰穿過柱時，它將因此看到稍微不同的平均溫度，并且所得的峰洗脫時間將稍微變化。柱溫度變化通常將是環(huán)境溫度變化的一部分。為了維持可重復(fù)的峰洗脫時間(這將允許最容易的分析物鑒定)，最好保持該部分盡可能小?！碍h(huán)境排斥”是為了描述環(huán)境溫度變化和有效柱溫度變化之間的關(guān)系而給出的術(shù)語，并且通過把環(huán)境溫度變化除以所得的柱溫度變化來給出。環(huán)境排斥可以是正的或負(fù)的。在任意情況下，期望的是最大化環(huán)境排斥的絕對值。良好的gc系統(tǒng)中的環(huán)境排斥通常是100：1的數(shù)量級。

通過使用第一溫度傳感器203和第二溫度傳感器204的適當(dāng)選擇的加權(quán)平均，pid控制器301可以更精確地補(bǔ)償柱處的環(huán)境漂移，這是由于實(shí)際柱溫度被更好地近似。在變化的環(huán)境條件下，通過在化合物通過gc柱202的整個洗脫時間測量實(shí)際柱溫度，可以確定將第二溫度傳感器204包括在內(nèi)對于改善環(huán)境排斥有多大效果。

有益地，選擇x的值以便使得環(huán)境溫度變化對化合物保留沒有影響。在實(shí)驗上，可通過在相同的標(biāo)稱gc條件(例如，烘箱、入口、檢測器溫度以及壓力設(shè)定點(diǎn))下重復(fù)注入相同的樣品并觀察當(dāng)x和環(huán)境溫度變化時保留時間或保留指數(shù)(retentionindex)的漂移來顯著優(yōu)化x。保留指數(shù)是針對給定分析物的保留的相對測度，可用來確定有效柱溫度。環(huán)境溫度變化除以有效柱溫度變化給出了熱系統(tǒng)的環(huán)境排斥。

控制器106包括溫度設(shè)定點(diǎn)模塊304，該溫度設(shè)定點(diǎn)模塊304向pid控制器301提供當(dāng)前功率設(shè)定點(diǎn)。算法框303將來自最近的計算的加權(quán)平均值提供給pid控制器301。pid控制器301計算來自溫度設(shè)定點(diǎn)模塊304的設(shè)定點(diǎn)溫度和加權(quán)平均值之間的差異以確定溫度誤差。pid控制器算法將下列項相加：p乘以溫度誤差、i乘以溫度誤差在從第一和第二溫度傳感器203、204接收到最后的溫度數(shù)據(jù)以來的時間上的積分、以及d乘以溫度誤差的微分。存在各種方法來針對計算溫度誤差的每次迭代確定有用的p、i以及d值，并最終由確定電源107施加給加熱元件213的功率值。

溫度誤差是瞬時誤差，因此，溫度誤差與其此前的值或之后的值無關(guān)。然而，積分是自特定時間點(diǎn)以來的所有溫度誤差的累加和，該特定時間點(diǎn)例如，當(dāng)區(qū)域(zone)被開啟或當(dāng)溫度接近設(shè)定點(diǎn)的時間。微分基于當(dāng)前測量結(jié)果和一個或多個之前的測量結(jié)果。在一個實(shí)施例中，微分可以是以固定時間間隔測量的最近的溫度誤差和前一個溫度誤差之間的溫度變化除以這兩個溫度誤差的確定之間的時間差異。然而，可能需要更復(fù)雜的計算微分的方法(本教導(dǎo)所考慮的)以減少噪聲的影響。注意的是，盡管可以從在時間上偏移的兩個測量之前的差異來計算微分，但該簡單的技術(shù)對于測量中的噪聲可能是過于敏感的，并且可能給出不理想的控制。存在計算更加噪聲免疫的微分值的許多方法。例如，可以對多個數(shù)據(jù)點(diǎn)執(zhí)行函數(shù)的最小二乘法擬合函數(shù)，并從該函數(shù)計算微分。即使多個數(shù)據(jù)點(diǎn)覆蓋了引起當(dāng)前計算的時間段，所計算的微分將是針對該時間段內(nèi)的特定時間的估計，該特定時間例如，時間段的中間。有益地，應(yīng)針對盡可能接近最近的溫度測量時間的時間做出微分的估計，通過使用少量的數(shù)據(jù)點(diǎn)來擬合函數(shù)，或通過在與最近的測量的時間相對應(yīng)的時間對函數(shù)進(jìn)行評估。

一旦pid控制器301確定用于由電源107提供給加熱元件213的新的功率水平，則電源107施加該新的功率水平。然后從第一和第二溫度傳感器203、204收集額外的數(shù)據(jù)并重復(fù)該過程。通常，在開始下一次測量之前重復(fù)該過程。特別地，迭代之間的時間間隔(溫度測量之間經(jīng)過的時間)需要是足夠短的以匹配熱區(qū)域的熱響應(yīng)的速度。如已知的，熱響應(yīng)表示當(dāng)所施加的功率變化，以及在第一和第二溫度傳感器203、204中感測到該變化的時間之間的延遲。熱響應(yīng)產(chǎn)生自尤其是加熱器和傳感器之間的熱阻的組合效應(yīng)，以及與系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的各種熱質(zhì)量?？焖傧到y(tǒng)將具有低熱阻或低熱質(zhì)量、或二者。

每次測量溫度，則執(zhí)行pid計算并且加熱器功率被適配于該新的值。當(dāng)然，這可全部在模擬電路中完成，在這種情況下，所有操作是連續(xù)的而不是離散的，并且不存在時間間隔。

圖4根據(jù)代表性實(shí)施例示出了控制gc柱的溫度的方法400的流程圖。方法400說明性地結(jié)合根據(jù)圖1-3在上面所描述的實(shí)施例被實(shí)現(xiàn)。注意的是，可以通過控制器106的硬件、軟件或固件以多種方式來執(zhí)行方法400。在代表性實(shí)施例中，在控制器中(例如，在存儲器302中)提供存儲有程序的非暫態(tài)計算機(jī)可讀介質(zhì)。該程序包括用于實(shí)施該方法的代碼。在下面的方法的每個部分中，公開了代碼的不同的方面。這類代碼容易地由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員確定，并且為了本實(shí)施例的描述的清楚性而不再重復(fù)。

在s401處，方法包括測量溫度。如上所述，由第一和第二溫度傳感器203、204來完成溫度測量。在計算機(jī)可讀介質(zhì)中提供接收代碼段以便從第一溫度傳感器203和第二溫度傳感器204接收溫度數(shù)據(jù)。

在s402處，如上所述在控制器106中確定柱溫度估計。在優(yōu)選實(shí)施例中，在計算機(jī)可讀介質(zhì)中提供加權(quán)平均代碼段以便從溫度數(shù)據(jù)確定加權(quán)平均溫度。

在s403處，在控制器106處做出柱溫度估計和當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)之間的比較。在計算機(jī)可讀介質(zhì)中提供比較代碼段以便將柱溫度估計和當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)溫度進(jìn)行比較?；谠摫容^，在pid控制器301處確定溫度誤差。在計算機(jī)可讀介質(zhì)中提供比例、積分微分代碼段以便確定溫度誤差。

在s404處，如上所述，pid算法確定施加給加熱元件213所需的新的功率水平。在計算機(jī)可讀介質(zhì)中提供設(shè)置代碼段以便從溫度誤差設(shè)置施加給加熱元件的功率水平。

在s405處，如上所述，電源107基于來自pid控制器的功率水平輸入來調(diào)整被施加給加熱元件213的功率水平。在計算機(jī)可讀介質(zhì)中提供調(diào)整代碼段以便基于溫度誤差來調(diào)整施加給加熱元件213的功率水平。

如所示出的，從s401開始重復(fù)該過程。如上所述，這取決于熱區(qū)域響應(yīng)的速度有多快。說明性地，代表性實(shí)施例的熱區(qū)域每秒被服務(wù)50次。如已知的，服務(wù)包括測量溫度；使用溫度數(shù)據(jù)在pid控制器301中執(zhí)行pid計算，以及將控制信號提供給電源107，以改變被提供給如上所述的gc系統(tǒng)100中的柱溫度控制裝置104的功率。

鑒于本公開，注意的是，可以根據(jù)本教導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)方法和設(shè)備。此外，各種組件、材料、結(jié)構(gòu)以及參數(shù)僅以說明和示例的方式被包括，并且不具有任何限制性意義。鑒于本公開，可以在其他應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)本教導(dǎo)，并且可以確定實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用所需的組件、材料、結(jié)構(gòu)以及設(shè)備，并保持在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。

示例實(shí)施例

結(jié)合目前公開的主題所提供的示例性實(shí)施例包括，但不限于，權(quán)利要求以及下列實(shí)施例：

a1.一種氣相色譜柱溫度控制裝置，包括：

柱加熱裝置；

第一溫度傳感器，該第一溫度傳感器位于柱加熱裝置內(nèi)部或直接鄰近于柱加熱裝置；

第二溫度傳感器，該第二溫度傳感器被布置在柱加熱裝置上方；以及

氣相色譜柱，該氣相色譜柱被布置在第一溫度傳感器和第二溫度傳感器之間，其中，氣相色譜柱的溫度基于來自第一和第二溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)而被改變。

a2.如實(shí)施例a1所述的裝置，還包括：第一絕熱層，該第一絕熱層被布置在柱加熱裝置下方，以及第二絕熱層，第二溫度傳感器被布置在第二絕熱層之上、內(nèi)部、或下方。

a3.如任意前述實(shí)施例所述的裝置，其中，柱加熱裝置包括：第一襯底；加熱元件，該加熱元件被布置在第一襯底之上；以及第二襯底，該第二襯底被布置在柱加熱元件之上，第二襯底具有第一側(cè)和第二側(cè)，第二側(cè)被配置為使氣相色譜柱與其相接觸，其中，來自柱加熱裝置的熱量通過第二襯底被傳遞，并基本上均勻地加熱與第二襯底相接觸的氣相色譜柱。

a4.如任意前述實(shí)施例所述的裝置，其中，第二襯底包括硅。

a5.如任意前述實(shí)施例所述的裝置，其中，第二襯底包括單晶硅或多晶硅。

a6.如任意前述實(shí)施例所述的裝置，其中，第一襯底包括硅。

a7.如任意前述實(shí)施例所述的裝置，其中，第一襯底包括單晶硅或多晶硅。

a8.如任意前述實(shí)施例所述的裝置，第二襯底：在25℃具有小于的體積熱容；在25℃具有大于的熱導(dǎo)率；在25℃具有大于大約的熱導(dǎo)率對熱膨脹系數(shù)的比率；以及大于100gpa的機(jī)械剛度。

a9.如任意前述實(shí)施例所述的裝置，第二襯底包括下列項中的一項：氮化鋁、金剛石、碳化硅、鎢、鉬、鎢合金、鉬合金、或其組合。

a10.如任意前述實(shí)施例所述的裝置，還包括：分隔件層，該分隔件層被布置在加熱元件和第一襯底之間，該層被適配以接收第一溫度傳感器并維持第一溫度傳感器鄰近于加熱元件。

b1.一種溫度控制系統(tǒng)，包括：

第一溫度傳感器，該第一溫度傳感器被布置為鄰近于氣相色譜柱；以及

第二溫度傳感器，該第二溫度傳感器被布置在柱加熱裝置內(nèi)部或上方；

控制器，該控制器被配置為從第一和第二溫度傳感器接收溫度數(shù)據(jù)，并輸出基于來自第一和第二溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)的控制信號；以及

電源，該電源被配置為從控制器接收控制信號，并調(diào)整對柱加熱裝置的電功率以改變氣相色譜柱的溫度。

b2.如實(shí)施例b1所述的系統(tǒng)，其中，控制器包括比例、積分、微分(pid)控制器。

b3.如實(shí)施例b1或b2所述的系統(tǒng)，其中，pid控制器被配置為基于來自第一溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)第一pid計算，并基于來自第二溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)第二pid計算。

b4.如實(shí)施例b1、b2、或b3所述的系統(tǒng)，其中，第二pid計算用來計算和改變第一pid計算。

b5.如實(shí)施例b1到b4中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，基于經(jīng)改變的第一pid計算的控制信號被提供給電源。

b6.如實(shí)施例b1到b5中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，pid控制器被配置為基于來自第一和第二溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)的加權(quán)平均來實(shí)現(xiàn)pid計算。

c1.一種用于控制柱加熱裝置的系統(tǒng)，該裝置包括：

控制器，該控制器被配置為從第一溫度傳感器和第二溫度傳感器接收溫度數(shù)據(jù)，該控制器還被配置為執(zhí)行編程操作，包括：

從溫度數(shù)據(jù)確定估計的柱溫度；

將估計的柱溫度與當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)溫度進(jìn)行比較；

從估計的柱溫度和當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)溫度的比較確定溫度誤差；以及

基于所確定的溫度誤差來調(diào)整要施加到加熱元件的功率水平。

c2.如實(shí)施例c1所述的系統(tǒng)，其中，估計的柱溫度是使用來自第一和第二溫度傳感器二者的數(shù)據(jù)來計算的。

c3.如實(shí)施例c1或c2所述的系統(tǒng)，其中，第一溫度傳感器比第二溫度傳感器更靠近加熱元件。

c4.如實(shí)施例c1、c2、或c3所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)溫度是氣相色譜柱的期望溫度的函數(shù)。