專利名稱：微型化低溫色譜柱箱的制作方法
技術領域：
本發明屬于分析測試領域，涉及一種微型化的低溫色譜柱箱的研制。本裝置的特點是制冷模塊由導熱膠常溫固化而成，用來分離的毛細管色譜柱被固化在制冷模塊中間。利用一個4厘米×4厘米×0.2厘米的半導體元件制冷，不需要用傳統的液氮或液態二氧化碳制冷劑。整個柱箱僅有6厘米×6厘米×2.5厘米的體積，簡單方便，制作成本低。
本技術領域的背景和發展現狀大致如下發展低溫色譜分離技術，已經成為解決揮發性有機污染物與溶劑以及其他類似的化合物分離的途徑之一。傳統的低溫裝置必須使用液氮或液態二氧化碳制冷，其突出的缺點是需要不斷補充液態制冷劑，結果導致花費的增加，尤其在野外操作時不便運輸和不易獲得。因此根據帕爾帖效應原理制成的半導體制冷元件，因其體積小而且不需要液態制冷劑開始被應用到研制低溫色譜分離裝置。另外，在野外原位實時檢測揮發性有機污染物時，目前常規的色譜儀器從尺寸和重量上都不能滿足這一需要，因此在不降低儀器的選擇性和靈敏度的前提下，實現裝置的微型化已成為迫切需要解決的問題之一。本發明選用一個4厘米×4厘米×0.2厘米的半導體元件制冷，制冷模塊由導熱膠室溫固化而成，用來分離的毛細管色譜柱被固化在制冷模塊中間。傳熱均勻性好，制冷速度快。整個柱箱僅有6厘米×6厘米×2.5厘米的體積，簡單方便，制作成本低。
有關這方面的文獻可參見(1)Creaser，C.S.and Weston，D.J.Anal.Chem.，2000，72，2730-2736(2)Grall，A.J.and Sacks，R.Anal.Chem.，1999，71，5199-5205(3)Holdren，M.；Danhof，S.；Grassi，M.；stets，J.；Keigley，B.andWoodruff，V.Anal.Chem.1998，70，4836-4840本發明的目的是提供一種微型化的低溫色譜柱箱裝置，其穩定性和重復性可以滿足定量分析的要求。
本發明的技術方案是通過下述方式實現的附
圖1是微型低溫色譜柱箱裝置的示意圖。開始時，首先接通冷卻水，再接通直流穩壓電源，半導體制冷模塊開始工作，與制冷面相連的制冷模塊在3分鐘以內即可達到-15℃的低溫。低溫分離后，利用薄膜加熱器加熱升溫，并通過自動控制器可自動控制制冷模塊的溫度升降，從而實現色譜自動升降溫操作。
以下結合附圖1對各主要部件作詳細描述本體 附圖1是微型低溫色譜柱箱裝置本體的加工設計圖。圖1中A部分為裝置俯視圖，其中A1為起固定作用及傳熱作用的鋁板，U型冷凝管A2被焊接在鋁板A1上，用來通冷卻水。螺栓A3用來將鋁板A1和其他部分固定在一起。圖1中B部分為裝置剖面圖。制冷部分是半導體制冷器B6，為一片4厘米×4厘米×0.2厘米半導體制冷模塊。與半導體制冷器制冷面相連的制冷模塊B1由導熱膠常溫固化而成，用來分離的毛細管色譜柱B4被固化在制冷模塊中間。薄膜加熱器B2連接自動控制器用來實現制冷模塊的升溫操作，使被分離樣品在低溫分離后，能自動控制色譜毛細管柱升降溫。制冷模塊B1用兩塊6厘米×6厘米×0.2厘米鋁板A1和B3固定，在接觸處涂滿導熱硅酯，以便迅速傳熱，外面用保溫材料B5來保溫。A1、B3兩塊鋁板的四個角加工有直徑4毫米的通孔，用4個螺栓A3擰緊固定。
本發明進行具體富集和分離測定操作時，毛細管一端與氣相色譜進樣口相連，一端與氣相色譜檢測器相連。樣品從進樣口進入毛細管色譜柱中，經過低溫富集和分離后，進入檢測器檢測。
在完成本發明的過程中，對微型低溫色譜柱箱裝置的各項性能指標進行了反復測試，實驗表明該系統具有很好的穩定性。用此裝置與固相微萃取技術聯用對甲基叔丁基醚及其降解產物進行了分離測定。實驗中色譜柱為長30米，內徑0.25毫米，涂層0.25微米的OV-17金屬柱，高純氮氣為載氣，柱流量為1毫升/分鐘，進樣口溫度為220℃。程序升溫初溫20℃，保持2分鐘后以10℃/分鐘的速率升至80℃，并保持3分鐘。檢測器為火焰離子化檢測器，以氫氣為燃氣，流速為30毫升/分鐘；空氣為助燃氣，流速為400毫升/分鐘；氮氣為補充氣，流速為20毫升/分鐘。檢測器溫度為250℃。所用固相微萃取裝置選用美國Supelco公司涂層厚度為65微米的PDMS/DVB萃取纖維，在35％鹽濃度，溫度為50℃條件下，萃取15分鐘。附圖2給出了利用本裝置與固相微萃取聯用測定甲基叔丁基醚及其降解產物時的色譜分離圖，圖中峰1、2、3和4分別為叔丁醇、乙酸甲酯、甲基叔丁基醚和乙酸乙酯。(a)、(b)、(c)和(d)分別為初始溫度為10℃、20℃、30℃和50℃時的色譜分離圖，表明溫度對叔丁醇和乙酸甲酯的分離有顯著的影響，當溫度為20℃時，分離效果最佳。測定的標準曲線方程、十次測定的相對標準偏差(％)表示方法的重復性、在信噪比為3時所測各組分最低檢出限(微克/升)以及六次測定的加標回收率(％)見表1。這些數據表明本微型低溫色譜柱箱裝置具有良好的分離性能和穩定性，能夠滿足定量分析測試需要。
表1.測定標準曲線、檢出限和精密度回歸方程 相關系數 相對標準偏差 檢出限 加標回收率TBA Y＝0.1164x+7.862 0.98532.6 0.199 97-107乙酸甲酯 Y＝0.1667x+32.69 0.99193.3 0.206 99-107MTBE Y＝0.3684x+20.97 0.99063.8 0.006 95-101乙酸乙酯 Y＝0.4191x+33.91 0.98662.0 0.096 97-103與現有技術相比，本發明主要有以下優點1.由于采用了半導體元件制冷，不需要用傳統的液氮或液態二氧化碳制冷劑，特別適合野外原位分析測定的需要。
2.由于制冷模塊由導熱膠常溫固化而成，用來分離的色譜柱被固化在制冷模塊中間，整個系統傳熱快，均勻性好，穩定性好。
3.由于利用薄膜加熱器連接自動控制器來實現制冷模塊的升溫操作，可自動控制微型低溫色譜柱箱的溫度。
4.整個柱箱僅有6厘米×6厘米×2.5厘米的體積，簡單方便，制作成本低。為有效地減小常規色譜的體積和重量，研制新的微型低溫色譜儀器提供了一條新的思路。
權利要求
1.一種微型化的低溫色譜柱箱裝置。制冷模塊由導熱膠常溫固化而成，用來分離的毛細管色譜柱被固化在制冷模塊中間。利用一個4厘米×4厘米×0.2厘米的半導體元件制冷，不需要用傳統的液氮或液態二氧化碳制冷劑。整個柱箱僅有6厘米×6厘米×2.5厘米的體積，簡單方便，制作成本低。
2.按照權利要求書1所述的微型化低溫色譜柱箱裝置，其特征是制冷模塊由導熱膠常溫固化而成，用來分離的毛細管色譜柱被固化在制冷模塊中間。
3.按照權利要求書1所述的微型化低溫色譜柱箱裝置，其特征是利用一個4厘米×4厘米×0.2厘米的半導體元件制冷，不需要用傳統的液氮或液態二氧化碳制冷劑。
4.按照權利要求書1所述的微型化低溫色譜柱箱裝置，其特征是利用薄膜加熱器連接自動控制器來實現制冷模塊的升溫操作，可自動控制微型低溫色譜柱箱的的溫度。
全文摘要
本發明屬于分析測試領域，涉及一種微型化的低溫色譜柱箱的研制。本裝置的特點是制冷模塊由導熱膠常溫固化而成，用來分離的毛細管色譜柱也被固化在制冷模塊中間。利用一個4cm×4cm×0.2cm的半導體元件制冷，不需要用傳統的液氮或液態二氧化碳制冷劑。整個柱箱僅有6cm×6cm×2.5cm的體積，簡單方便，制作成本低。
文檔編號G01N30/60GK1488939SQ0213084
公開日2004年4月14日 申請日期2002年10月11日 優先權日2002年10月11日
發明者江桂斌, 劉杰民 申請人:中國科學院生態環境研究中心