本發(fā)明屬于地質樣品成分分析領域，尤其涉及一種色譜在線分析系統(tǒng)的進樣裝置及利用其處理樣品的方法。

背景技術：

色譜分析方法是一種高效的化學分析方法，已普遍應用于地質樣品的成分分析。對于一些無法實現物質制備前處理的樣品來說，需要通過管路將待測物質傳入色譜儀，稱之為在線分析。

在現有的色譜在線分析系統(tǒng)和分析方法中，普遍采用的是加熱絲盤繞傳輸線進行熱傳導已達到加熱的效果，同時外加保溫層，例如美國cds公司的pyroprobe系列產品等。其存在的主要問題在于，一方面，加熱絲同時又作為熱電偶，溫度僅能代表加熱絲的溫度，而不能反映傳輸線的實際溫度；另一方面，加熱絲纏繞熱傳導的方式無法保證在整個傳輸線上的溫度均勻，因此造成系統(tǒng)中非常容易存在“冷點”，進而導致待測樣品在進入色譜儀之前的殘留問題嚴重，影響實際使用效果；第三，加熱絲容易斷裂而導致儀器損壞；第四，現有裝置無法同時實現物質冷凍富集以及加熱傳輸的功能，在分析分子量分布范圍較寬的樣品時，容易造成由于不同分子量物質傳輸時間的差異而導致的色譜峰拖尾的現象。

綜上，亟需對現有的色譜在線分析系統(tǒng)提出新的加熱和傳輸方式以解決其溫度控制不均勻、不準確造成的樣品殘留問題，同時實現物質富集后可提高分析的效果。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題之一是需要對現有的色譜在線分析系統(tǒng)進行改進以解決其溫度控制不均勻造成的樣品殘留問題以及無法同時實現冷凍富集和加溫傳輸的缺陷。

為了解決上述技術問題，本申請的實施例首先提供了一種色譜在線分析系統(tǒng)的進樣裝置，包括進樣管路，連接待測樣品與色譜儀的管狀通路，其在輸送待測樣品的過程中被直接加熱和/或冷卻以實現對待測樣品的處理；熱電偶，與進樣管路及控制器相連接，用于測量所述進樣管路的溫度；控制器，根據待測樣品的物質傳輸要求及測量得到的所述進樣管路的溫度值控制對所述進樣管路的溫度調節(jié)。

優(yōu)選地，還包括直流電源，與所述控制器與進樣管路相連接，根據所述控制器的指令分段加熱所述進樣管路。

優(yōu)選地，所述進樣管路為直線型管狀通路，在所述進樣管路靠近待測樣品的進樣口設置有直流電源的輸入端或輸出端，在所述進樣管路靠近色譜儀的出樣口設置有直流電源的輸出端或輸入端以在所述進樣管路與直流電源之間形成回路，利用回路中與所述進樣管路對應的電阻產生熱效應加熱待測樣品。

優(yōu)選地，在所述進樣管路的進樣口與出樣口之間設置有至少一對直流電源的輸入端和輸出端，所述直流電源的輸入端和輸出端分別和其他與其相鄰的直流電源的輸出端和輸入端形成回路以實現對所述進樣管路的分段加熱。

優(yōu)選地，還包括冷卻單元，與所述控制器和進樣管路相連接，根據控制器的指令加載到所述進樣管路或從所述進樣管路卸載。

優(yōu)選地，所述進樣管路為具有至少一個u型彎曲的管狀通路，在每個u型彎曲的管狀通路部分配置有一個冷卻單元以實現待測樣品的富集。

優(yōu)選地，在包含u型彎曲與不包含u型彎曲的管狀通路部分分別設置有多對直流電源的輸入端和/或輸出端以形成多個加熱回路。

優(yōu)選地，當所述進樣管路具有多個u型彎曲時，對應于各u型彎曲的冷卻單元分別設置為不同的溫度以實現待測樣品的分段富集與提取。

優(yōu)選地，制作所述進樣管路的材料包括金屬。

本申請的實施例還提供了一種利用色譜在線分析系統(tǒng)的進樣裝置處理樣品的方法，包括加載冷卻單元；利用冷卻單元冷卻待測樣品至設定的第一溫度值，使待測樣品富集在所述u型彎曲的管狀通路中；卸載冷卻單元；利用直流電源加熱待測樣品至設定的第二溫度值，使待測樣品釋放進入分析儀器。

與現有技術相比，上述方案中的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點或有益效果：

通過采用金屬材質的進樣管路，并通過對進樣管路加載直流電流或者在u型管路部分加載冷卻液，對管路進行分段加熱和/或冷卻，保證了不同分子量物質的富集、快速釋放，同時管路保溫均勻，避免了待測物質在進入色譜儀之前的殘留，提高了檢測的精度。

本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標，和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書，權利要求書，以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本申請的技術方案或現有技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分。其中，表達本申請實施例的附圖與本申請的實施例一起用于解釋本申請的技術方案，但并不構成對本申請技術方案的限制。

圖1為根據本發(fā)明第一實施例的色譜在線分析系統(tǒng)的進樣裝置的結構示意圖；

圖2為根據本發(fā)明第二實施例的色譜在線分析系統(tǒng)的進樣裝置的結構示意圖；

圖3為根據本發(fā)明第三實施例的色譜在線分析系統(tǒng)的進樣裝置的結構示意圖；

圖4為利用本發(fā)明實施例的色譜在線分析系統(tǒng)的進樣裝置處理樣品的方法的流程示意圖；

圖5為根據本發(fā)明第四實施例的色譜在線分析系統(tǒng)的進樣裝置的結構示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成相應技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。本申請實施例以及實施例中的各個特征，在不相沖突前提下可以相互結合，所形成的技術方案均在本發(fā)明的保護范圍之內。

本發(fā)明的進樣裝置能夠實現均勻、無冷點的加熱效果，可以解決烴類物質從樣品源進入氣相色譜進行組分分析過程中的殘留問題。先結合具體的實施例詳細說明。

實施例一：

如圖1所示，進樣裝置用于連接待測樣品與色譜儀，包括進樣管路11、熱電偶12、控制器13以及直流電源14。

具體的，進樣管路11分別連接待測樣品(如樣品池等)和色譜儀(如毛細色譜柱等)，是輸送待測物質的通道。進樣管路為一直線型管狀通路，在輸送待測樣品的過程中，通過直接對該管狀通路進行加熱來保證不同沸點化合物的傳輸。

進樣管路11由均勻的金屬材質(例如不銹鋼)制成，能夠傳導電流，且由于進樣管路11本身具有一定的電阻，在將其連接進入電流回路后，該進樣管路11會產生熱效應，釋放熱量，用于對其中輸送的待測樣品進行加熱。

由于進樣管路11的均勻性，因此利用其進行加熱的效果在整個管狀通路的長度方向與徑向上均是均勻的，因此本實施例中的進樣管路11能夠提高對待測樣品加熱和保溫的均勻性，進而有效地避免現有技術中由于加熱不均與而導致的待測樣品的殘留的問題，解決了色譜在線分析中的物質殘留。

熱電偶12與進樣管路11連接，用于測量進樣管路11的溫度。如圖1所示，一般將熱電偶12設置于進樣管路的被加熱的部分的中間的位置以便準確測量得到管路的溫度。

在本實施例中，由于進樣管路11是被加熱的對象，因此將熱電偶12直接與進樣管路11相連接反映的是進樣管路11的實際溫度，而現有技術中只能測量得到電阻絲的溫度而不能準確地得到管路的溫度，因此本實施例的裝置有利于提高檢測的精度。

控制器13與熱電偶12相連接，接收熱電偶12的測量數據，根據待測樣品的物質傳輸要求以及測量得到的進樣管路11的溫度控制進樣管路11進行溫度調節(jié)。具體包括，開始或切斷對進樣管路11的加熱及保溫溫度等。舉例而言，通過收集熱電偶12的反饋信息，當溫度達到設定的溫度值時，控制器13切斷加熱電流。當溫度低于設定的溫度值時，控制器13接通加熱電流開始對待測樣品加熱。

直流電源14與進樣管路11相連接，形成回路用于對進樣管路11進行加熱。如圖1所示，在進樣管路11靠近待測樣品的一端為進樣管路11的進樣口，在進樣口處設置有直流電源14的輸入端(陽極)或輸出端(陰極)，在進樣管路11靠近色譜儀的一端為進樣管路11的出樣口，在出樣口處設置有直流電源14的輸出端(陰極)或輸入端(陽極)，即加熱電流的方向不會影響加熱的效果。

直流電源14一般采用低電壓、大電流的形式，可以確保加熱的高速與安全。還通過控制器13調節(jié)加熱的速率。利用控制器13調節(jié)直流電源14,的輸出電流，電流越大，加熱速率越高，實現了加熱速率的可調節(jié)。

本發(fā)明實施例的進樣裝置能夠有效地提高色譜在線分析中傳輸線的加熱效率和均勻性。

實施例二：

在本實施例中，利用直流電源14在進樣管路11的任意部分構成電流回路，進而實現對待測樣品的分段加熱。

如圖2所示，在進樣管路11的進樣口與出樣口之間還設置有一對直流電源的輸入端和輸出端。若在進樣管路11的進樣口處已經設置了直流電源的輸入端，則該輸入端與位于進樣口與出樣口之間的直流電源的輸出端構成電流回路，而位于進樣口與出樣口之間的直流電源的輸入端則與進樣管路11的出樣口處的直流電源的輸出端構成另一條電流回路，這樣，在整個進樣管路11上形成兩個電流回路。

進一步地，如果在直流電源14內部分別設置多個電壓值相同或不同的直流電源，且利用上述直流電源分別對兩個電流回路供電。然后通過控制器13分別調節(jié)連接入每個回路的電源的輸出電流的大小，就可以實現進樣管路的分段加熱。

需要說明的是，設置在進樣管路11的進樣口與出樣口之間的直流電源的輸入端和輸出端不限于一對，可以為多對。

本實施例的進樣裝置實現了對待測樣品的分段加熱，能夠滿足復雜的測試要求，擴展了色譜分析的領域。

實施例三：

在本實施例中，通過改變進樣管路在局部的形狀來實現待測樣品的富集。

如圖3所示，進樣管路11的一段為具有u型彎曲的結構，對應于該u型彎曲的管路還設置有冷卻單元31。

冷卻單元31與控制器13相連接，在控制器13的指令控制下，將冷卻單元31加載到呈u型彎曲的進樣管路上，或將冷卻單元31從呈u型彎曲的進樣管路上卸載。待測物質可以在u型彎曲的進樣管路處冷凍、富集后通過加熱管路使其氣化并進入色譜儀完成分析。

具體的，在加載加熱電流之前，首先將冷卻單元31連接到u型彎曲區(qū)域上，不同沸點的物質均可被富集在該u型區(qū)域內，而樣品源在此富集時間內可持續(xù)釋放待測物質。當樣品源的物質釋放完畢之后，控制器13斷開冷卻單元31與u型區(qū)域的連接，同時通過控制器13加載加熱電流，實現管路的快速升溫。由于待測物質被冷凍富集在管壁，因此在加熱過程中受熱被釋放，進入后續(xù)不包含u型彎曲的管路部分。

進一步地，根據分段加熱的需要，可以分別在包含u型彎曲的管狀通路部分與不包含u型彎曲的管狀通路部分設置多段包含直流電源的回路。舉例而言，如圖3所示，在進樣管路11的進樣口處設置有直流電源14的輸入端(陽極)或輸出端(陰極)，在進樣管路11靠近色譜儀的出樣口處設置有直流電源14的輸出端(陰極)或輸入端(陽極)，在u型彎曲管路與直線型管路的連接處設置有一對直流電源14的輸出端(陰極)和輸入端(陽極)，以分別形成兩個加熱回路，且在兩個回路中分別設置熱電偶12,。需要注意的是，在包含u型彎曲的管狀通路部分，其熱電偶設置在u型彎曲所在的位置。這樣便可以同時實現對待測樣品的加熱處理和物質富集，以便滿足更加復雜的測試要求。

圖4為利用上述進樣裝置對待測樣品進行處理的方法的流程示意圖，如圖所示，包括以下步驟：

步驟s410、加載冷卻單元。

步驟s420、利用冷卻單元冷卻待測樣品至設定的第一溫度值，使待測樣品富集在u型彎曲的管狀通路中。

步驟s430、卸載冷卻單元。

步驟s440、利用直流電源加熱待測樣品至設定的第二溫度值，使待測樣品釋放進入分析儀器

冷卻單元31可以采用液氮冷卻罐或液氮冷卻杯。

實施例四：

在本實施例中，設置在進樣管路11上的u型彎曲的結構不再限于一個，可以為多個，且各u型彎曲結構與直線型結構根據待測樣品的測試需求配合設置。

如圖4所示，進樣管路11被劃分為四個部分，兩個u型彎曲結構與兩個直線型結構相間隔布置，且對應于兩個u型彎曲結構分別設置有冷卻單元31，對應于兩個直線型結構與直流電源14分別形成兩個電流回路。進一步地，可以分別設置冷卻單元31為不同的冷卻溫度。

舉例而言，如果采用液氮杯作為冷卻單元，則可以通過液氮杯內的冷卻液同時結合加熱電流來實現不同溫度的條件。例如調整液氮與其它溶劑(如酒精)的混合比例等。

另外，還可以在富集時設定富集的溫度，當溫度低于設定值時，利用控制器13對進樣管路11加載電流對其進行加熱，使溫度上升至設定值。

本實施例中的進樣管路，可實現不同u型區(qū)域的不同溫度設定，這樣可以滿足不同沸點范圍的化合物的分段富集，甚至有些不適合色譜分析的物質(如極性化合物)可被滯留在管路內而不參與色譜分析，有利于減少對分析的干擾，提升分析精度。

在本實施例中，通過在進樣管路11上設置多個u型彎曲，且對應于各u型彎曲的冷卻單元31分別以不同的溫度冷卻進樣管路11，實現了對待測樣品的不同成分的分別提取，提取方式簡便，提取效率高。

通過上述各實施例可以看出，本發(fā)明的色譜在線分析系統(tǒng)的進樣裝置，由于采用了新的加熱和冷卻的方式，提高色譜在線分析裝置加熱的高速和保溫的均勻性以及待測樣品的物質富集與提取。

在上述各實施例中，由于進樣管線11是直接裸露在空氣中的，因此當實驗完成后，可以很快降溫到室溫，保證安全。

下面分別通過兩個示例來說明本發(fā)明的實施效果。

利用本發(fā)明實施例的色譜在線分析系統(tǒng)的進樣裝置與氣相色譜質譜儀相連接，分別對油氣包裹體和烴源巖進行微區(qū)分析技術研究。

在油氣包裹體的分析實驗中，采用如圖3所示的進樣裝置，在靠近待測樣品的一端進樣管路彎曲成u型作為物質富集的冷阱。同時多加了一套熱電偶和電流導線，分別控制u型管路部分和其后面的直線型管路的溫度，實現了可分區(qū)域進行溫度控制的雙通道的實際效果。具體條件設置為：直線型管路的溫度始終控制在300℃，而u型管路采用液氮直接冷卻富集，然后以12v，40a的直流電源對型管路進行加熱至300℃，約需要1分鐘的時間。物質被富集在u型管路中后，通過后續(xù)加熱釋放進入分析儀器中。

在烴源巖微裂解分析實驗中，采用如圖1所示的進樣裝置，后部通過進樣針將進樣管路的出樣口與氣相色譜儀的進樣口直接連接，同樣采用12v，40a的直流電源對進樣管路直接加熱，溫度保持在300℃。

本發(fā)明裝置為一種色譜在線分析的進樣裝置，特別適合于石油地質樣品的微區(qū)分析，以直流電直接對管線加熱，具有快速和均勻的特點，可以解決色譜在線分析中效率低，溫度不均勻等不利因素造成的物質殘留，提高分析精度。

雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。