CN106093256A - 用于减少耗气量的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于连续冲洗化学反应器的气体运输***，其包含：至少一个化学反应器，其具有至少一个入口，和至少一个气体出口；至少一个样品引入单元；至少一个载气管线；至少一个气体出口管线；和至少一个气体再循环管线；其中所述气体运输***经调试以允许经由所述气体再循环管线将至少一部分从所述化学反应器出口出现的气体再循环回所述化学反应器。还涉及一种管理连续冲洗元素分析仪中的耗气量的方法。

Description

用于减少耗气量的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于分析仪器，如(但不限于)元素分析仪的连续气流***。本发明此外涉及一种减少连续流动分析仪器中的耗气量的方法。
背景技术
元素分析是一种用于测定不同材料(包括液体、固体和气体)的碳、氮、氢、氧和/或硫组成的方法。在元素分析期间，样品通常转化为简单气体，如H2、CO、CO2、N2、SO2和H2O，其通常通过高温反应器(通常在约1000℃或超过1000℃下)中的燃烧或还原/热解，且通常借助于催化剂以促进燃烧。另外，两个或更多个反应器的组合并非不常见，例如一个氧化反应器与还原反应器组合以将例如氮氧化物还原为氮。燃烧产物通过惰性载气(例如He或Ar)运载到检测器。样品可随后运输用于进一步检测或仅排放。为了允许定量或定性测定每一气体物质，在一或多个色谱柱(如气相色谱柱)中或通过吸附/热解吸技术分离混合物，并且使用例如火焰光度检测、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发光光谱法(ICP-OES)、光学吸收光谱仪(例如用于红外吸收)、质谱仪，包括电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、辉光放电质谱法(GD-MS)或用于同位素比率分析的质谱仪。
典型***包含将样品材料转化为简单气体的反应器、一或多个吸收不合需要的气体分析物(如H2O)的化学捕集器、一或多个分离柱和检测器。对于高再现性，***用载气永久地冲洗。这样做以维持压力和温度方案，以避免引入如空气的污染物气体，且避免***内任何材料和化学品的损坏且连续冲洗出污染物。元素分析仪可需要高达或超过1000mL/min的流量，其取决于需要冲洗的容体而变化。***中的最大容体为燃烧和/或还原或热解反应器。
在一些常用***中，需要40到300mL/min，或更通常80到200mL/min的流动速率。样品的典型分析时间为至多15分钟。在此时间中，分析物气体在小于3分钟内穿过反应器，且对于其余的时间，用载气冲洗***，所述载气通常排放且因此浪费到大气中。
最常见的载气为氦气，但近来，此气体变得昂贵，部分由于较少的可供使用性。为了降低成本，通常在元素分析仪中通过氩气减少氦气消耗量，例如在由Thermo Fisher Scientific S.p.A(意大利罗达诺)、Elementar Analysensysteme(德国哈瑙)、Perkin Elmer(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆)和LECO Corporation(美国密歇根州圣约瑟夫)提供的***中。但是，氩气受其具有高热导率和高电离效率的缺点困扰，所述缺点使其在质谱仪用于检测时尤其不利。另外，使用氩气作为载气需要再校准体积流量控制器和替换检测器，因为***的当前检测器和应用被调试成使用氦气作为载气。
出于典型元素分析仪的热导率检测器(TCD)中的参考信号的目的，需要另外的氦气消耗。纯氦气的此参考流量比较参考物与到达检测器的氦气和分析物气体的混合物的热导率。参考流也在将其注入反应器中之前用于吹扫样品注入***(例如自动取样器)中的样品以去除环境空气。此参考/吹扫载气流因此防止污染性气体(如氮氧)和水在注入期间进入反应器。氦气吹扫流可高达250mL/min，且因此为主要氦气消耗源。
WO 98/36815公开用于如气相色谱仪的分析仪器的载气再循环***，其收集、纯化、压缩和回收载气。***包括收集载气连同污染物的构件、从载气去除污染物的纯化器、压缩收集和纯化的气体的压缩机、补充载气的气源以及接收经再循环、纯化的气体且将再循环的载气引入分析仪器中的构件。
US 6,293,995公开气相色谱仪，其包括用于储存和再使用氢气载气的闭环***。色谱仪包括气体储存***，其接收来自检测器的气体输出，且储存气体以供后续再使用。储存***优选地包括金属氢化物储存***。
在US 8,308,854中，公开一种用于再循环氦气的***，其包括从气相色谱仪的通风口接收携带氦气的气体的球囊、将气体供应到含有球囊的隔室中以压缩含有携带氦气的气体的球囊的加压空气或气体源、与球囊内部耦联以接收携带氦气的气体的气体储集器和至少一个用于从携带氦气的气体去除污染物的纯化模块，和用于将纯化模块耦联到气相色谱仪的载气入口的输出端。
已针对此背景进行本发明以提供比所属领域中先前描述的***消耗较少载气的改良且灵活的***。本发明进一步提供一种需要减少的耗气量的元素分析方法。
发明内容
本发明提供一种具有减少的载气消耗量的气流***，其不需要改变用于适于用于特定气体(通常氦气)的现有检测器和应用中的载气类型。本发明是基于如下想法：通过对样品容器或腔室(例如反应器)下游的气流分流且将大部分来自容器的气流重定向回容器入口和/或样品注入***，很大比例的载气可经再循环，导致总体减少的载气消耗量。
在元素分析***中，通常仅在大体积反应器中的样品转化期间需要高气流。分析***的后续组件，包括分离柱和检测器一般被调适用于低流动速率且可因此以比反应器低的气体流动速率冲洗。出于此目的，分离柱的内径可减小。由于恒定***条件对最优分析条件，且因此对分析的再现性有利，必须在反应器/样品腔室中确保足够气流，同时将***的其余部分维持于恒定且通常较低的流动速率下。当冲洗高气体体积的反应器时，这意味着必须将很大比例的在冲洗时段期间使用的气体排放到大气中。
根据本发明的***提供载气再循环，且因此提供较低耗气量，同时确保分析物气体，即从反应器中的样品产生的样品气体或分析物气体(i)在无样品损失或由样品提供的分析信息的任何变化的情况下转移到检测器，和(ii)不重定向到反应器/样品腔室中，所述样品可能在其中污染经分析的后续样品。另外，***可在适用实施例中在仪器的闲置时间期间提供待用模式，在此期间维持恒定气流同时使耗气量最小化，以预防待用期间的硬件损坏，且允许在较短时间内返回到***中的操作条件。
因此，在第一方面中，本发明提供一种用于连续冲洗分析设备的气体运输***，其包含
(i)至少一个用于分析物气体的容器，其具有至少一个用于将至少一种样品和至少一种载气引入容器中的入口，和至少一个用于从容器释放分析物气体和载气的气体出口；
(ii)至少一个样品引入单元，用于将样品传递到容器中；
(iii)至少一个流体地耦合到容器入口的载气管线，用于将来自载气源的载气引入容器中；
(iv)容器气体出口的至少一个气体出口管线，和
(v)至少一个气体再循环管线，其通过第一气体管线接头连接到气体出口和/或气体出口管线，且在第二气体管线接头处连接到样品引入单元和/或入口和/或载气入口管线
气体运输***可因此经调试以允许从容器出口出现的气体的至少一部分经由气体再循环管线再循环回容器或样品引入单元。
本发明也可经延伸以在元素分析仪中或与其组合提供此类气体运输***。在此类实施例中，容器可为用于样品的燃烧、还原或热解的反应器。
根据本发明的另一方面，提供一种具有如本文所述的用于再循环气体的***的元素分析仪。
本发明的另一个方面提供一种管理连续冲洗设备中的耗气量的方法，所述方法包含以下步骤：
(i)使载气经由至少一个载气入口管线流动到至少一个容器中，
(ii)将至少一个样品从至少一个样品引入单元引入到容器中，
(iii)将来自容器上的至少一个气体出口的气体定向通过至少一个气体出口管线，
(iv)在气体出口管线中的第一气流接头处对气流分流以将气流的一部分定向到至少一个通向载气入口管线和/或样品引入单元和/或容器的气体再循环管线，且经由气体出口管线向前定向气体的其余部分。
在本上下文中，分离装置为用于分离样品组分的装置。通常分离装置为分离样品的分子组分的装置，即所述装置将此类物质的样品内的一或多种分子物质与其它一或多种分子物质分离。在一些实施例中，分离装置为气相色谱柱。
在本上下文中，分析物气体为含有至少一种有待分析的组分的气体。分析物气体可例如为样品气体。但是，在某些实施例中，例如当样品不呈气态形式和/或不呈适合于使用的检测器的分子形式时，样品需要反应为适合的分析物气体。
在本上下文中，气体管线是指任何用于运输气体的通道、管、管道、毛细管等。技术人员将显而易见的是额外组件可布置于气体管线上，如接头、阀、流动限制件、流量控制器、量规。这些组件有时也可与气体管线流体连接。在本文中描述为经连接的气体管线可直接连接，或其可经由技术人员已知的适合方法流体连接。
在本上下文中，分流器为用于对气流分流目的的气体管线上的构造。分流器可包含分流管线，其为将气体转移远离另一气体管线的气体管线。两个气体管线(分流管线和气体管线)在两个管线流体连通的接头处会合。分流比通过两个管线下游之后的限制件测定。
在一个实施例中，气体再循环管线(例如在其一端处)可通过第一气体管线接头连接到气体出口。在另一实施例中，气体再循环管线可通过第一气体管线接头连接到气体出口管线。在一些实施例中，气体再循环管线(例如在其另一端处)在第二气体管线接头连接到样品引入单元。在一些实施例中，气体再循环管线在第二气体管线接头连接到入口。在一些实施例中，再循环管线在第二气体管线接头连接到气体入口管线。在一个优选实施例中，气体再循环管线在第一气体管线接头连接到气体出口管线或气体出口，且在第二气体管线接头连接到载气管线。再循环管线也可经由多个气体管线接头，例如多个第二气体管线接头同时连接到样品引入单元、入口和/或气体入口管线。
分析物气体优选地提供于载气中。载气可为适合的惰性气体，如氦气或氩气。在一些实施例中，载气通过包含布置成与载气管线流体连通的气体储集器的载气管线提供。气体储集器因此与载气管线成一直线地提供。再循环管线可在第二气体管线接头连接到气体储集器，使得气体再循环发生于气体储集器中。
分析物气体可通过化学反应器，例如元素分析仪的化学反应器或化学炉提供。
在本上下文中，容器为适合于接收、产生和/或传递分析物气体的容体。在一些优选实施例中，容器为样品经反应以形成分析物气体的反应器。反应器可例如为元素分析反应器，如燃烧反应器、还原反应器或热解腔室。反应器优选地包含可加热反应器或炉。在一些实施例中，分析物气体可以样品气体形式传递到容器，即不需要反应器中的转化。
气体再循环管线可在第一气体管线接头连接到气体出口管线或气体出口，且在第二气体管线接头连接到载气入口管线。在一些优选实施例中，气体再循环管线连接到气体出口管线。第二气体管线接头可在一些实施例中布置于载气入口管线处或与其流体连通。在一些其它实施例中，第二气体管线接头布置于样品引入单元处或与其流体连通。第二气体管线接头也可位于容器处或与其流体连通，例如经由容器上的气体入口。
根据本发明的***或方法中的分析物气体可为供应或产生于分析***中的任何气体。分析物气体的供应器可因此为提供用于分离和/或检测的分析物的任何适合分析***。在一些实施例中，容器为元素分析反应器，且分析物气体为产生于元素分析反应器中的气体。此类气体包括例如N2、CO2、SO2、CO和H2。分析物气体也可包括H2O，其在一些配置中不需要且可因此在适用实施例中借助于化学捕集器去除。
容器上的至少一个入口可提供为单一入口，用于以载气流传递样品的入口管线连接到所述入口。至少一个入口也可提供为两个或更多个入口，其中样品经由一或多个入口传递且载气经由一或多个入口传递。样品可一般提供为任何固态、液态或气态样品，或提供为固态、液态和/或气态样品的混合物。液体样品可提供为液流或喷雾，例如包含液体的液滴。在一些实施例中，样品可在容器中转化成气体样品，导致形成分析物气体。当***用于元素分析反应器时，样品或样品的混合物经反应以产生经由反应器的出口传递的气态分析物气体，如N2、CO2、CO、H2或SO2。
样品引入单元可为用于将样品引入至容器中以用于进一步反应和/或分析的任何装置。样品引入单元可在一些实施例中包含用于将样品传递/引入至容器中的样品引入装置，和用于用气流吹扫样品引入装置中的样品和空隙体积的气体吹扫管线。样品引入装置可优选地提供为自动取样器，其可提供将固态、液态或气态样品自动传递至容器中。样品引入装置可优选地用惰性气体吹扫。气体也优选地为并非在***中分析的气体，以避免样品引入装置中仍有待通过气体吹扫分析的样品的污染。优选地，吹扫气体管线中的吹扫气体与***的载气相同，如氦气或氩气。
气体吹扫管线中的气体可在某些实施例中通过布置成与气体吹扫气体管线流体连通的气体储集器提供。相同气体储集器可用于将气体传递到载气管线和气体吹扫管线中。或者，可布置独立气体储集器以将气体分别传递到载气管线和气体吹扫管线中。
载气和/或吹扫气体可分别通过载气供应器和/或吹扫气体供应器提供。因此，***可进一步包含至少一个用于将气体提供到载气管线和/或气体吹扫管线中的气体供应器。在一些实施例中，载气为氦气或氩气。载气供应可通过适合的储存介质，如氦气槽或氩气槽提供。
***可在载气管线上包含另外的一个流量控制构件以调节送至载气管线和/或气体吹扫管线和所述管线中的气流。在一些实施例中，流量控制构件提供于载气管线和气体吹扫管线上。在一些实施例中，相同流量控制构件可控制载气管线和气体吹扫管线中的气流。也可在气体再循环管线上布置流量控制器以调节气体再循环管线中的气流。
流量控制构件可一般通过任何流量控制器或调节阀提供。流量控制构件可例如为质量流量控制器或比例阀、体积流量控制器或允许在离散步骤中调节流量的固定流动限制件的可切换组合。此类流量控制构件描述于例如US 7,928,369和WO 2007/112876中。流量控制构件可为手动或自动操作的。其也可包含一或多个自动或手动压力调节器，其与压力调节器下游的至少一个流动限制件组合。流量控制构件可为自动、电子或数字流量控制器，例如如WO 2007/112876中所公开。流量控制构件的实例为来自Thermo Scientific的ConFloIVTM。
再循环管线可在第二气体管线接头连接到气体吹扫管线。经由此类连接，传递到再循环管线中的气体可用作吹扫气体以吹扫样品引入装置。此布置导致***中较少的吹扫气体消耗量，因为一部分经由容器出口传递的气体再循环回气体吹扫管线中。
一或多个阀可布置于***中以控制载气管线、吹扫管线、气体出口管线和/或再循环管线中的气流。举例来说，可存在一或多个布置于再循环管线上或与其流体连通的阀。在一些实施例中，一或多个阀布置于气体管线接头，如第一管线接头和/或第二管线接头处。在一个实施例中，存在布置于气体再循环管线上以控制气体再循环管线中的气流的阀。阀也可布置成与气体再循环管线流体连通。在一个实施例中，阀为转换阀，其具有气体能够流经气体再循环管线的一个位置和防止气体流经气体再循环管线的另一位置。
可优选地在气体再循环管线上安排纯化单元以去除非所要的物质。此类纯化单元可适当地为捕集器，且可在一些实施例中为(但不限于)化学捕集器、干燥器(例如来自)、冷捕集器或吸附捕集器。在一些实施例中，纯化单元去除另外可污染样品引入装置中的样品的残余水和/或CO2。因此，在一些实施例中，存在至少一个布置于气体再循环管线上的纯化单元，如(但不限于)化学捕集器。纯化单元优选地布置于控制再循环管线中的气流的阀下游，在所述阀与第二气体管线接头之间。
可在再循环管线上布置开式通风口，用于将再循环管线中的气体排放到大气中。通风口优选地流体连接到再循环管线。可存在布置于开式通风口处或与其流体连通之阀以经由通风口控制气流。在一个实施例中，所述阀为转换阀，位于气体再循环管线和气体通风口上或与其流体连通，所述阀具有第一位置，其中气体被防止流经通风口且气体允许流经气体再循环管线，和第二位置，其中气体允许流经气体通风口且气体被防止流经气体再循环管线而朝向样品传递单元和/或载气管线。进而，进入气体再循环管线的气体可排放到空气而不是再使用于容器和/或样品引入单元(例如自动取样器)中。此可为适用的，尤其在将样品传递到容器期间和/或之后，因此避免后续样品的污染。排放到大气也可适用于避免分离柱上的样品过载。
如此布置的转换阀可因此用于控制流经开式通风口的气流和流经再循环管线的气流的双重目的。
也可在再循环管线上布置压缩机或泵。此尤其适用于再循环管线送入维持于略微过压，例如2-3巴下的气体储集器中的布置。此类储集器可例如布置成与载气管线流体连通，且可为载气管线和/或气体吹扫管线提供气源。由于进入气体再循环管线的气体通常在大气压或接近大气压下，将需要在再循环管线上或与其流体连通地布置压缩机以在再循环期间将气体储集器维持于过压下。控制器可布置于再循环管线上，接收来自气体储集器上的压力表的输入，且向压缩机提供信号以维持气体储集器中的所需压力。在此配置中，还可能需要在再循环管线上布置流量控制器，例如质量或体积流量控制器。
在一些实施例中，可能需要在将样品引入到容器，例如元素分析腔室或元素分析炉中之前冲洗样品引入装置(例如自动取样器)以确保样品的传递不引入污染性气体。冲洗可通过使一部分经由容器冲洗的载气再循环通过再循环管线且再循环到样品引入装置中而增强。优选地，大部分流经容器的载气在样品引入之前以此方式再循环。在将样品引入到容器中后，可减少或完全防止流经再循环管线的气流。进行此举以减少总体载气消耗量。样品引入单元中的样品接着用减少量的气体冲洗直到其经注入以进行后续分析之前不久。可维持此“减少的载气流动”模式直到来自容器的载气流中留下极少或未留下样品，至少在出口或出口管线与再循环管线上的接头上游的气流中如此。当已在载气中达到样品气体的足够低浓度时，可打开再循环管线以再循环。如CO2和SO2的极性气体需要更多时间以冲洗出***，但在捕集器(化学捕集器或其它捕集器)布置于再循环管线中的实施例中，如果此类捕集器下游的此类气体的浓度足够低，那么即使来自容器的流中仍存在一些背景浓度的此类气体，可允许再循环。如在上文中描述为一个选项，可通过借助于控制流到再循环管线上的开式通风口中的气流的转换阀将进入再循环管线的气体排放到大气来防止气流流经再循环管线。因此，通过从气体旁通管线排放而不是再循环定向气流直到基本上所有样品已从气流消失，可预防后续样品的污染。如本文所用，“基本上所有”应在采用的对应设备和分析的情况下理解，当“基本上所有”样品已消失时，这意味着任何剩余的样品小于将干扰后续分析。
在样品引入期间和/或之后，且通常直到已检测所有样品或分析物气体，也可能防止气流流经再循环管线且同时减少流经***的载气流量，例如通过使用流量控制器减少流到容器中的载气流动速率。这将朝向检测单元定向从容器流动的所有气体，且因此经由至少一个分离单元且向至少一个检测器定向气流。以此方式，优选地，流经如分离装置和/或检测器的***的分析部分的气流保持恒定且预防经由再循环管线的容器污染。
***的气体管线，如气体吹扫管线、气体再循环管线和/或气体出口管线中的流动速率可一般在10到1000mL/min范围内。在一些优选实施例中，吹扫期间气体吹扫管线中的流动速率可在20到800mL/min范围内、30到600mL/min范围内、40到400mL/min范围内、100到300mL/min范围内、150到250mL/min范围内或为约200mL/min。载气管线中的流动速率可在5到500mL/min，如5到400mL/min、5到300mL/min、5到200mL/min或5到100mL/min范围内。第一气体管线接头下游的气体出口管线中的流动速率可在5到500mL/min，如5到400mL/min、5到300mL/min、5到200mL/min、5到100mL/min、5到50mL/min或5到30mL/min范围内。
因此，在一些实施例中，气体再循环管线经配置以使得当来自容器出口的总气流在约80到约1000mL/min范围内且优选地在约100到约300mL/min范围内时，在约5-35mL/min范围内且优选地在10-20mL/min范围内的气流在再循环期间经由气体出口管线向前穿过所述第一气体管线接头。
如应理解，***可经配置以将气体出口管线中所需部分的气体分离到气体再循环管线中。通过选择适当尺寸的气体管线和/或通过布置流量控制器以控制气体出口管线和/或再循环管线中的流量，可经由气体再循环管线再循环任何所需部分的气流。
一般来说，根据本发明的气体运输***为连续流动***的一部分，即始终存在朝向检测单元流经容器的气流，所述检测单元可包含至少一个用于分离分析物气体物质(例如不同分析物气体，如N2、CO2、CO、H2和/或SO2)的分离单元，例如分离柱等，和至少一个检测器。因此，在将气体出口管线中的气流分流到气体再循环管线期间，经由气体出口管线向前定向的气体将流入检测单元。因此，在一些实施例中，气体再循环管线经配置以使得在再循环期间，约1-50体积％范围内的来自容器气体出口的气体经由气体出口管线向前定向且50-99体积％范围内的来自容器出口的气体定向到气体再循环管线，且优选地约2-40体积％范围内，如约2-33体积％范围内且更优选地约5-25体积％范围内的来自容器气体出口的气体经由气体出口管线向前定向，如5-20体积％范围内，或10-20体积％范围内，如约15体积％或约20体积％，且95-75体积％范围内的来自容器出口的气体定向到气体再循环管线。优选地至少50％，或至少60％，或至少70％，或至少80％，或至少90％的来自容器的气流可重定向到气体再循环管线中。
检测单元优选地连接到所述第一气体管线接头下游的气体出口管线，使得存在至少一个布置在第一气体管线接头下游的分离单元，例如气相色谱柱和至少一个在所述分离单元下游的检测器。在一些实施例中，存在串联布置的两个分离单元，例如两个气相色谱柱。捕集器，如(但不限于)化学捕集器、干燥捕集器(干燥器)、冷捕集器或吸附捕集器也可布置于至少一个分离单元上游，第一气体管线接头下游。
检测器可为适用于气体样品的分析应用的任何检测器。举例来说，检测器可选自由以下组成的群组：质谱仪、热导率检测器和光谱仪。在一些优选实施例中，检测器为热导率检测器。在一些实施例中，检测器为质谱仪。在一些实施例中，布置有两个检测器，例如热导率检测器后接质谱仪。
在本发明的另一实施例中，提供可布置于分离单元下游的气体出口管线上的旁通气体管线。旁通气体管线可通过经由气体分流器将一部分气流从分离单元分流提供，例如连接到分离装置下游的气体出口管线的旁通气体管线。因此，可存在提供于分离单元下游的气流分流器，其将离开分离单元的气流分流成进入旁通管线的气流和进入检测器的气流。旁通气体管线可流体连接到气体再循环管线。可存在布置于旁通气体管线上的阀以控制旁通气体管线中的气流。阀可为将旁通管线连接到气体再循环管线的转换阀，所述转换阀具有至少两个位置，其中第一位置允许从第一气流接头经由再循环管线流动且防止气流从旁通管线流到再循环管线，且第二位置防止从第一气体管线接头流到再循环管线且允许从旁通管线流到再循环管线。因此，阀可调节流经再循环管线朝向载气管线、样品引入单元(例如自动取样器)或气体吹扫管线的气流，以及调节流经旁通管线的气流。阀优选地提供于可布置于气体再循环管线上的任何流量控制器、捕集器或压缩机上游。
旁通气体管线可适用于将一部分分离单元下游的气流排放到大气中。这可经由可布置于旁通管线或再循环管线上且可通过在通风口和/或气体再循环管线上或与其流体连通的阀调节的开式通风口进行。此特征可适用于浓缩分离柱上的分析物气体，同时维持流到检测器中的恒定气流。因此，可经由开式旁通气体管线将一部分流经分离柱的气流分流且经由气体再循环管线或旁通管线上的开式通风口排放到空气。在此时间期间，通过调节气体再循环管线和旁通气体管线中的流量的分流阀防止气流经由第一气体管线接头流到再循环管线。在样品已负载到分离单元，例如分离柱上之后，可通过改变转换阀的位置防止气流流经旁通气体管线且同时可允许气流流经气体再循环管线。这导致减少的流经分离单元的气流，其意指分离单元上的分析物气体将以增加的浓度从所述单元出现，因为在分离单元期间的流动速率减小。通过此方法，可提供流到检测器中的恒定气流。
基于***的配置，如其容量或体积，和载气流动速率，可对流到旁通气体管线中的气流的转换预编程。举例来说，在一个配置中，可允许N2和CO2气体以第一(高)流动速率离开气相色谱柱。通过检测器对其检测之后，通过上述方式减少气流，从而使分析物(例如打算在柱上浓缩的SO2)具有较长滞留时间。
应了解，气流的任何所需部分可分流到旁通气体管线以适合分析的目的。因此，一般来说，1到99％范围内，如5到90％、10到80％、10到70％、10到60％、10到50％、20到60％或30到60％的范围内的气流可重定向到旁通气体管线中。优选地，至少50％，或至少60％，或至少70％，或至少80％，或至少90％的气流可重定向到旁通气体管线中。
当提供多个分离单元，例如两个或更多个分离柱时，旁通气体管线可布置于第一分离柱下游，和第二分离柱上游，或两个或更多个分离单元下游。
根据本发明的***可经配置以包括至少一个控制器以控制至少一个阀的阀位置。控制器可优选地经调适以使得其可接收关于至少一个***参数，例如反映***中的气体(例如分析物气体和/或载气)的存在和/或不存在、浓度或压力的参数的输入且基于参数信息向至少一个阀提供信号。在一些实施例中，控制器经调试以接收关于至少一种分析物气体的浓度的输入，且其中控制器能够基于至少一个测量单元参数调节***中的至少一个阀的位置。在一些配置中，控制器经调试以调节至少一个阀，如至少一个转换阀的位置。阀可因此也经调试以能够接收来自控制器的输入以取决于来自控制器的信号改变其位置。控制器也可经调试以接收关于在***的一或多个阶段段，例如自动取样器的冲洗期间经过的时间，由于样品引入到容器中，或通过如元素分析仪的容器传递的时间的输入。控制器可因此经调试以基于样品或分析物气体浓度、样品或分析物气体存在或样品或分析物气体不存在或时间参数调节一或多个阀的位置。举例来说，控制器可接收关于自动取样器的吹扫时间的信息，且控制至少一个转换阀的位置以防止在样品负载期间将经再循环气体再循环和/或排放到大气。控制器也可经调试以调节至少一个流量控制器，如质量流量控制器的位置。
控制器也可接收关于气体出口管线中的至少一种分析物气体的浓度和/或存在或不存在的输入，例如在检测器处。至少一种气体的量的测定用于对***中的至少一个阀的位置作出判断。举例来说，为了预浓缩分析物气体，控制器可从检测器接收关于通常首先在如气相色谱柱的分离装置中洗脱的至少一种分析物气体，如N2和/或CO2的存在的信息。控制器随后可向至少一个转换阀发送信号，其导致流入分离柱的流量减少，因为气体出口管线中的一部分气体转移到气体再循环管线中。控制器可同时向至少一个其它转换阀提供信号以调节从检测器下游的气体分离器引导的旁通管线中的流量，以提供流到检测器的恒定气流，同时减少流到分离柱的气流。检测。
控制器可在另一实施例中经配置以控制再循环管线上的至少一个阀的阀位置。举例来说，控制器可经配置以打开再循环管线上的转换阀以将再循环管线中的气体排放到空气，因此预防元素分析仪反应器中待分析的样品的污染。控制器可优选使用如时间的***参数以确定转换阀。
在某些实施例中，根据本发明的***中的分析物气体通过元素分析仪提供。分析仪可配备有用于将产生于元素分析仪的化学反应器中的分析物运输到气体出口管线的载气供应器。此外，***可包括一个以上的载气供应器。
在本发明的某些实施例中，***的接头中的一或多个提供为T接头。在此背景下，T接头意指三个流道的任何接头，即含有三个臂的接头。T接头可提供为T形件、Y形件或三个正交通道的接头。接头可另外提供为二维接头，其中三个通道处于相同平面内，或接头可提供为三维结构，其中三个通道不全部处于相同平面内(即三维“三角架”)。
根据本发明的***的组件，例如气体入口管线、气体出口管线、再循环管线、旁通管线和分流管线且包括描述于本文中的气体管线接头可提供于机械加工块体中，即呈一个机械片件形式。这意味着***的制造可通过机械加工出整个材料，如金属块进行。另外，在或不在机械加工块体中制造的情况下使用T接头确保流经接头中的开口是在完全机械控制下。T接头设计确保扩散路径良好地分离，其促进***上文设置和校准，因为其流动特性为充分确定且可预测的。
另外，应了解，本发明可与所属领域中已知的气体入口***组合，包括例如提供气流以运输分析***中的气体的载气入口***。
根据本发明的***可与用于检测气态分析物生物任何适合的或更多检测器(包括上文所述的那些中的任一者)，或包含如上文所述的分离装置和检测器的一或多个检测单元组合地提供，或包括所述装置器械。
应了解，在根据本发明的气体运输***的情况下，本文所述的特征也涵盖于根据本发明的方法中。因此，可使用根据本发明的***进行本发明的方法。
在下文例示性实施例中进一步描述上述特征连同本发明的额外细节。
附图说明
技术人员将理解下文所述的图式仅出于说明的目的。这些图式不打算以任何方式限制本传授内容的范围。
图1显示与根据本发明的气体运输***接合的元素分析仪的示意性布局。
图2显示包括送入自动取样器的气体吹扫管线的再循环管线的替代布局。
图3显示通过本发明的气体运输***的气体节约的比较实例；(A)经850秒的分析时段的常规冲洗；(B)使用再循环管线，经600秒的总分析时段的冲洗。
具体实施方式
在下文中，将参看图式描述本发明的示例性实施例。提供这些实例以提供对本发明的进一步理解而不限制其范围。
在以下描述中，描述一系列步骤。技术人员将了解，除非上下文要求，否则步骤次序对于所得配置和其效应并非至关重要。另外，技术人员将显而易见的是无关于步骤次序，步骤之间的时间延迟的存在或不存在可存在于描述的步骤中的一些或全部之间。
应了解，本发明可适用于管理需要高体积的载气和/或恒定气流的分析***中的耗气量。因此，本发明可适用于各种分析***。另外，根据本发明的***和方法说明于跟随元素分析仪的优选实施例的实施例中，但应了解，本发明也适用于将受益于耗气量的管理的气体分析的其它分析***。相应地，因此分析的气体和/或***中的载气将为可变的。
转向图1，显示一种元素分析***，其包括反应器5，例如燃烧反应器，用于将有待分析的样品转化为样品气体(分析物气体)，如N2、CO2和SO2。反应器具有入口20和出口22。载气(在此实例中为氦气)经由载气管线21流动到反应器中，且样品气体从反应器流经气体出口管线23。流到反应器中的气流通过质量流量控制器(MFC)3维持，所述控制器通过来自用恒定压力，通常约200-300kPa下的氦气填充的容体2的气体供应。氦气供应器1将气体供应到容体2中。样品通过自动取样器4(或另一样品传递装置)在氦气流中引入到反应器中。在样品引入之后，样品转化为分析物气体，其经由气体出口22在氦气流中退出到气体出口管线23中。在分析期间，***中的气流通常设定为约100mL/min。
在气体出口管线上，存在第一气体管线接头6，其朝向再循环气体管线24定向大部分(通常在75-95体积％或75-90体积％范围内)气流，同时朝向分离柱12和热导率检测器13定向小部分样品气体。转换阀15安置于再循环气体管线上，用于控制流经再循环管线的气流。如果转换阀对流经再循环管线的气流开放，那么气体管线接头6处的大部分气流将流入再循环管线。如果再循环管线通过防止流经再循环管线的转换阀的替代位置闭合，那么来自反应器的所有气体将朝向分离柱12流动。化学捕集器11提供于分离柱上游，用于防止任何H2O进入所述柱。在样品负载期间，转换阀15对流经再循环管线的气流开放。但是，在此方法期间，再循环气体管线中的气体经由通过转换阀14调节的再循环管线上的开式通风口8排放到大气。需要此吹扫到大气以使得样品或分析物气体不经由再循环管线24再进入反应器，所述样品或分析物气体将在其中污染在后续样品的燃烧期间产生的气体。转换阀14可通过控制器(未示出)控制，所述控制器优选地为时间控制或回应于从***的分析部分(例如检测器)产生的信号而控制的。控制器可经配置以接收关于***参数的信息，如检测器13处的分析物气体的浓度和/或存在或不存在。
在产生分析物气体之后，即在所有样品和分析物气体已通过气体管线接头6之后(其通常需要约3分钟)，穿过反应器的载气可再循环到容体2中。通过改变转换阀14的位置来这样做，所述转换阀现在允许气流流经再循环管线且关闭通风口8。
从再循环管线流到容体2的气体通过压缩机10传递，所述压缩机经控制以在容体2中提供200-300kPa的压力。任选地，可存在布置于压缩机上游，在压缩机10与转换阀14之间的捕集器9，其用于去除任何微量污染性气体，如(但不限于)H2O、SO2和/或CO2。也可任选地存在布置于再循环管线上的质量流量控制器7，用于对再循环管线中的气流提供另外的稳定性，且优选地布置于转换阀14上游，和分流阀15下游。流动到容体2中的再循环的载气通过来自氦气供应器1的气流补充。***中的气流可设定为例如100mL/min。通过允许例如90％来自反应器出口的气体进入再循环管线，将需要来自气体供应器1的10mL/min的补充气流以维持容体2中的气体压力。在再循环期间，将因此存在来自容体2的100mL/min的气流，其中的90％为已经由气体再循环管线24再循环的气体。在整个分析方法期间，将因此存在流经化学捕集器11、分离柱12和检测器13的10mL/min的恒定气体流动速率，其对于维持稳定分析条件重要。
在***的另一配置中，气体再循环管线24经构建以使得气体出口管线23中的96.7％的气流转移到气体再循环管线中。这意味着当反应器5用例如300mL/min的载气冲洗时，290mL/min的气体经由气体再循环管线24再循环到容体2中且从那里返回反应器5，同时***的下游分析部分中的气流维持于10mL/min，其对应于3.3％从反应器5出现的气流。
***的一个优势为其在空闲时段期间，即当***不用于分析时节约大量气体。因此，将气体流动速率减小到例如10mL/min的最小流动速率，转换阀15可经设定以防止气流流到再循环管线中，使得第一气体管线接头处的全部体积的气体进入仪器的分析部分，即分离柱、化学捕集器、检测器和可布置于气体出口管线上的任何开口狭缝。这意味着***也可维持于极低气体流动速率。
在***的另一配置中，任选的旁通管线25(点线)布置于分离柱12与检测器13之间。旁通管线在气流分流器16处连接到气体出口管线，且在分流阀15处连接到再循环管线。因此，在此实施例中，分流阀15具有一个位置，其中气流流经气体再循环管线但不流经旁通管线，和第二位置，其中气流流经旁通管线但不从第一气体管线接头6流到再循环管线中。
分流阀15可通过控制器(未示出)控制，所述控制器优选地为时间控制或回应于从***的分析部分(例如检测器)产生的信号而控制的。控制器可经配置以接收关于***参数的信息，如检测器13处的分析物气体的浓度和/或存在或不存在。
旁通管线适用于允许从反应器5出现的分析物气体样品的预浓缩。因此，在样品负载期间，经由气体出口管线23以例如10mL/min的流动速率提供分析物气体。通过转换阀15防止气流经由第一气体管线接头6流到再循环管线24中。因此，整个气流穿过分离柱12，和任选的化学捕集器11。然而，转换阀15经由旁通管线25对来自气流分离器16的气流开放，气体从所述旁通管线到达再循环管线且经由开式通风口8排放到空气。允许一半气流进入旁通管线25导致5mL/min的检测器13处的流动速率。为了浓缩所需分析物气体，分流器16保持开放直到所需分析物气体已通过第一气体管线接头6且在其离开分离柱12之前。通过改变转换阀15的位置，允许流经第一气体管线接头6的气流流到再循环管线24中，且同时防止气流流到旁通气体管线25中。再循环管线经配置以使得一半引入的气流也定向到再循环管线中。这导致5mL/min的减少的流经分离柱12的气流，其导致分析物在离开分离柱时其浓度的有效两倍增加。在整个此方法中，检测器13处的气体流动速率保持恒定于5mL/min。
由于硫通常为分析物样品中(例如典型有机、环境、生物样品中)丰度比碳和氮低得多的元素，这意指相比于N2和CO2产生少得多的SO2，其可对在分析之前浓缩SO2有利。由于N2和CO2比SO2快地经由典型气体色谱柱迁移，可为有利的是允许N2到CO2穿过柱和检测器，同时经由分流器16和旁通管线25将一部分气体分流。在N2和CO2已通过分流器16之后，可通过调节分流阀15的位置改变气流，以在柱上浓缩SO2。因此，实现对SO2增加的敏感度。
通过图2的示意图说明根据本发明的***的另一变化形式。气体吹扫管线17与载气入口管线21分离以向自动取样器4中提供气体吹扫。气体吹扫管线中的气流通过质量流量控制器26调节。用于控制流到气体再循环管线中的气流的转换阀15布置于气体再循环管线上。再循环管线送入气体吹扫管线17，以使得***内经再循环的气体用于吹扫自动取样器4。在典型操作中，在注入之前需要自动取样器的大量吹扫。因此，通常可存在通过质量流量控制器3控制的流到反应器中的180mL/min的载气流，和例如200mL/min的吹扫所需的气流总量。在第一气体管线接头6处，气体出口管线23中的大部分(90％)气体经由打开的转换阀15转移到气体再循环管线中。在此模式期间，约162mL/min来自反应器5的气体经再循环且用于吹扫自动取样器4。吹扫所需的另外约38mL/min通过载气供应器提供，且通过质量流量控制器26调节。在此时间期间，分析部分化学捕集器11、分离柱12和检测器13中的气流为18mL/min，或流入反应器5的载气的10％。在将样品注入反应器中之后，通常直到基本上所有样品或分析物已通过气体管线接头6，将转换阀15闭合。同时，流到反应器的流动速率减少到18mL/min(通过MFC 3的调节)，以使得流经***的分析部分的气流保持恒定。
任选地，可存在转换阀18以控制流经开式通风口8的气流。通过打开转换阀18，气体将流经开式通风口，且因此排放到大气。这可例如在样品负载期间适用于防止分离柱12的过载，且因此防止样品过载效应或使其最小化。此外，通过将一部分样品气体分流以流经再循环管线到达开式通风口8，化学捕集器11上的负载将减少，因此延长化学捕集器的使用期限。转换阀18可通过优选地为时间控制的控制器(未示出)控制。控制器还可经配置以接收关于***参数的信息，如检测器13处的分析物气体的浓度和/或存在或不存在。在此实施例中，也可与图1的实施例中类似地在再循环管线中，在接头6与17之间的任何位置布置有捕集器(未示出)，其用于吸附极性气体，如CO2、SO2和/或H2O(例如Ascarite捕集器)。这具有进一步减少那些气体的记忆效应的与图1的实施例中相同的优点。
如可理解，***的优势为通过在吹扫模式期间再循环大部分的气流，相比于不再循环气体的***节约大量载气。通过根据本发明的***提供的气体节约的实例由图3提供。关于连接到自动取样器、气相色谱柱和热导率检测器的常规元素分析仪(包含加热反应器)产生数据。提供再循环管线，其可将气体从分析仪的气体出口管线再循环到吹扫管线。
在(A)中，显示在元素分析仪的常规运行期间(即不存在再循环)的氦气消耗量。关于导致形成N2、CO2和SO2气体的559μg磺胺的分析显示结果。对于经850秒分析时间的1133mL的总消耗量在***中提供80mL/min的恒定载气流。此外，对于2833mL的总消耗量，通过200mL/min恒定流吹扫自动取样器。因此，经分析时段的总计耗气量为3966mL。
转向(B)，显示422μg磺胺的分析。存在流到反应器中的180mL/min的初始氦气流，其中的135mL/min(75％)再循环到吹扫管线中用于吹扫自动取样器，且45mL/min用于不断地冲洗分离柱和检测器。通过来自氦气槽的65mL/min的氦气补充来自再循环管线的135mL/min的所述流实现流到自动取样器中的200mL/min的总吹扫流动速率。在150秒之后，载气流减少到45mL/min，且闭合分流阀以防止样品气体再循环到自动取样器中。自动取样器此时通过来自氦气槽的65mL/min气流冲洗，而***的其余部分用45mL/min氦气流连续冲洗。在600秒的分析时段期间的总耗气量为1438mL，或在常规操作期间的耗气量的约36％。此实例中的另一优势为600秒的减少的分析时间，其通过将温度斜升以从气相色谱柱快速洗脱SO2改良柱上的分离而实现。
如基于本发明和其实施例中的一些的前述描述应理解，本发明提供相对于所述领域中已知的气体***的相异优势。这些优势中的一些包括：
-基于气流的分流以允许***中的大部分氦气再循环，如元素分析仪的分析***中例如氦气的载气消耗量的减少。
-由于较少载气消耗量所致的操作分析***的成本减少。可通过根据本发明的***减少元素分析仪中的氦气消耗量超过50％。
-相比于包括硬件改装，包括使用不同检测器和质量流量控制器(连同使用替代载气类型，如氩气一起出现)的替代载气***简化的气流***。
-在无***的任何区段的供应不足风险的情况下在待用模式期间***中减少的流动条件。
-由于化学捕集器中显著减少的气体负载，再循环分流下游的化学捕集器延长的寿命。
如本文所用，包括在权利要求书中，除非上下文另外指示，否则术语的单数形式应理解为也包括复数形式，且反之亦然。因此，应注意，除非上下文另外明确规定，否则如本文所用，单数形式“a/an”和“所述”包括多个参考物。
在整个说明书和权利要求书中，术语“包含”、“包括”、“具有”和“含有”和其变化形式应理解为意指“包括(但不限于)”，且并不打算排除其它组分。
应了解，可对本发明的前述实施例作出改变而仍属于本发明的范围。除非另外说明，否则说明书中所公开的特征可经用于相同、等效或类似目的的替代特征替换。因此，除非另外说明，否则所公开的每个特征表示一系列通用等效或类似特征的一个实例。
使用如“举例来说”、“如”、“例如”等的例示性语言仅意图更好地说明本发明且不指示对本发明的范围的限制，除非如此要求。除非上下文另外明确指示，否则说明书中描述的任何步骤可按任何次序或同时进行。
说明书中所公开的所有特征和/或步骤可按任何组合形式组合，至少一些特征和/或步骤相互排斥的组合除外。确切地说，本发明的优选的特征适用于本发明的所有方面且可以任何组合形式使用。

Claims (32)

1.一种用于连续冲洗化学反应器的气体运输***，其包含：
至少一个化学反应器，其具有至少一个用于将至少一种样品和至少一种载气引入所述化学反应器中的入口，和至少一个用于从所述化学反应器释放分析物气体和载气的气体出口，
至少一个样品引入单元，用于将所述样品传递到所述化学反应器中，
至少一个流体地耦合到所述化学反应器入口的载气管线，用于将来自载气源的载气引入所述化学反应器中，
所述化学反应器气体出口的至少一个气体出口管线，和
至少一个气体再循环管线，其通过布置在所述化学反应器与所述气体出口管线上的下游检测单元之间的第一气体管线接头连接到所述气体出口和/或所述气体出口管线，且在第二气体管线接头处连接到所述样品引入单元和/或所述入口和/或所述载气管线，
其中所述气体运输***经调试以允许经由所述气体再循环管线将至少一部分从所述化学反应器出口出现的气体再循环回所述化学反应器。
2.根据权利要求1所述的气体运输***，其中所述气体再循环管线在所述化学反应器与所述检测单元之间的第一气体管线接头处连接到所述气体出口管线或气体出口，且在第二气体管线接头处连接到所述载气管线。
3.根据权利要求1或2所述的气体运输***，其中所述载气管线包含至少一个成一直线的气体储集器，所述气体再循环管线连接到所述气体储集器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其中所述至少一个入口包含至少一个载气入口和至少一个样品入口。
5.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其中所述化学反应器选自燃烧反应器、还原反应器和热解腔室。
6.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其中所述样品引入单元包含样品引入装置和气体吹扫管线，其经调试以将气流提供到所述样品引入装置中。
7.根据权利要求6所述的气体运输***，其中所述气体再循环管线连接到所述气体吹扫管线，使得能够再循环至少一部分离开所述反应器的气体作为用于吹扫所述样品引入装置的吹扫气体。
8.根据权利要求6或7所述的气体运输***，其包含一或多个用于控制馈入所述气体吹扫管线中的气流的流量控制单元。
9.根据权利要求8所述的气体运输***，其中所述一或多个流量控制单元包含用于控制所述载气管线中的载气流量的第一质量流量控制器，和用于控制所述气体吹扫管线中的流量的第二质量流量控制器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其包含布置于所述气体再循环管线上或所述第一气体管线接头处的阀，用于控制所述气体再循环管线中的气流。
11.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其进一步包含至少一个布置于所述气体再循环管线上的化学捕集器。
12.根据权利要求11所述的气体运输***，其中所述气体再循环管线包含所述化学捕集器上游的再循环分流阀，所述分流阀具有允许气体流经所述气体再循环管线的第一位置，和防止气体流经所述气体再循环管线的第二位置。
13.根据权利要求11所述的气体运输***，其进一步包含流体地连接到所述再循环分流阀的开式通风口，且其中所述再循环分流阀在所述第二位置经由所述开式通风口释放气体。
14.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其包含布置于所述气体再循环管线上的流量控制器。
15.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其中所述气体再循环管线经配置以使得在再循环期间，约1-50体积％范围内的来自所述反应器气体出口的气体经由所述气体出口管线向前定向且50-99体积％范围内的来自所述反应器出口的气体定向到所述气体再循环管线，且优选地约5-25体积％范围内的来自所述反应器气体出口的气体经由所述气体出口管线向前定向且95-75体积％范围内的来自所述反应器出口的气体定向到所述气体再循环管线。
16.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其中所述气体再循环管线经配置以使得当来自所述反应器出口的总气流在约80到约1000mL/min范围内且优选地在约100到约300mL/min范围内时，在约5-35mL/min范围内且优选地在10-20mL/min范围内的气体在再循环期间经由所述气体出口管线向前穿过所述第一气体管线接头。
17.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其包含布置于所述气体再循环管线上的压缩机，以增加穿过所述气体再循环管线到达所述载气管线和/或所述样品引入单元的气体的压力。
18.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其为连续冲洗元素分析仪的一部分，所述元素分析仪包含连接到所述第一气体管线接头下游的所述气体出口管线的分离单元，和所述分离单元下游的检测器，
其中所述检测器选自由以下组成的群组：质谱仪、热导率检测器和光谱仪。
19.根据权利要求18所述的气体运输***，其中所述分离单元为色谱柱。
20.根据任何权利要求19所述的气体运输***，其包含所述分离单元下游的气流分流器，所述分流器将离开所述分离单元的气流分流成进入流体地连接到所述气体再循环管线的旁通管线的气流，和进入所述检测器的气流。
21.根据权利要求20所述的气体运输***，其包含用于控制所述旁通管线中的气流的阀，其中所述阀为将所述旁通管线连接到所述气体再循环管线的转换阀，所述转换阀具有至少两个位置，其中第一位置允许从所述第一气流接头经由所述再循环管线流动且防止气流从所述旁通管线流到所述再循环管线，且第二位置防止从所述第一气体管线接头流到所述再循环管线且允许从所述旁通管线流到所述再循环管线。
22.根据前述权利要求中任一项所述的气体运输***，其进一步包含用于控制至少一个所述阀的阀位置的控制器，其中所述控制器经调试以接收关于至少一个选自所述检测器中的气体浓度、所述检测器中的气体的存在和/或不存在以及时间的***参数的输入，且其中所述控制器能够基于所述至少一个***参数调节至少一个所述阀的位置。
23.根据权利要求22所述的气体运输***，其中所述控制器经配置以控制至少一个所述阀的所述阀位置以使得在第一位置中，气体经定向以朝向所述载气管线和/或所述样品引入单元流经所述再循环管线并且因此在第二位置中，防止气体流经所述再循环管线。
24.一种管理连续冲洗元素分析仪中的耗气量的方法，所述方法包含以下步骤：
(i)使载气经由至少一个载气管线流动到至少一个化学反应器中，
(ii)将至少一个样品从至少一个样品引入单元引入到化学反应器中，
(iii)将来自所述化学反应器上的至少一个气体出口的气体定向通过至少一个气体出口管线，
(iv)在所述化学反应器与下游检测单元之间、在所述气体出口或气体出口管线中的第一气流接头处对所述气流分流以将所述气流的一部分定向到至少一个通向所述载气管线和/或所述样品引入单元和/或所述化学反应器的气体再循环管线，且经由所述气体出口管线朝向所述检测单元向前定向气体的其余部分。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述检测单元包含至少一个分离单元和至少一个检测器，所述方法包含定向经由分离分析物物质的所述分离单元经由所述气体出口管线向前流动且流到所述检测器的气流。
26.根据权利要求24所述的方法，其包含将至少一部分离开所述化学反应器的所述气流经由所述气体出口定向到所述气体再循环管线且经由所述气体再循环管线定向到至少一个为所述样品引入单元的一部分的气体吹扫管线以吹扫所述样品引入单元。
27.根据权利要求24到26中任一项所述的方法，其进一步包含对于将样品引入到所述化学反应器中之后的第一时间段，减少或防止所述气体再循环管线中的气流流到所述载气管线和/或所述样品引入单元和/或所述化学反应器。
28.根据权利要求24到27中任一项所述的方法，其允许至少一部分流经所述分离装置的气体流经至少一个布置于所述分离装置下游的至少一个气体分流器处的旁通管线，且将气流从所述旁通管线定向到所述气体再循环管线。
29.根据权利要求28所述的方法，其进一步包含如下步骤：防止从所述第一气体管线接头流经所述气体再循环管线和经由所述气体出口管线朝向所述检测单元定向所有离开所述化学反应器气体出口的气体，经由至少一个布置于所述气体出口管线上的分离装置传递所述气流，和允许至少一部分流经所述分离装置的气体流经所述旁通管线。
30.根据权利要求28或权利要求29中任一项所述的方法，其进一步包含从所述气体旁通管线排放而不是再循环所述定向气流直到基本上所有样品已从所述气流消失。
31.根据权利要求30所述的方法，其中在所述气体部分流经所述旁通管线的时段之后，防止所述气流流经所述旁通管线且允许所述气流从所述第一气体管线接头流经所述气体再循环管线。
32.根据权利要求24到31中任一项所述的方法，其中所述方法使用根据权利要求1到23中任一项所述的***进行。
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GB (1) GB2541259B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112384798A (zh) * 2018-07-26 2021-02-19 英福康有限责任公司 通过气相色谱仪组件调整待分析的气体混合物中的样本气体的浓度的方法以及气相色谱仪组件
CN112672827A (zh) * 2019-05-28 2021-04-16 伊鲁米纳公司 两相冲洗***和方法
CN113226534A (zh) * 2018-10-17 2021-08-06 Hte高通量实验公司 用于检查反应的设备和方法
CN114047276A (zh) * 2022-01-17 2022-02-15 华谱科仪(北京)科技有限公司 色谱仪控制方法及装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6734061B2 (ja) * 2016-01-29 2020-08-05 アジレント・テクノロジーズ・インクＡｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ． プラズマ分光分析装置
JP6315430B2 (ja) * 2016-04-05 2018-04-25 株式会社パーキンエルマージャパン 対象物質の分析方法及び分析装置
GB2557891B (en) * 2016-09-02 2021-05-12 Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh Improved sample preparation apparatus and method for elemental analysis spectrometer
FR3096464B1 (fr) * 2019-05-22 2022-02-25 Air Liquide Dispositif permettant le recyclage du gaz porteur d’un chromatographe en phase gazeuse
GB2592853B (en) * 2019-09-12 2022-04-13 Thermo Fisher Scient Ecublens Sarl A spark stand and method of maintenance
EP3848703B1 (en) * 2020-01-10 2024-01-03 Inficon GmbH Method for adapting the concentration of a sample gas in a gas mixture to be analysed by a gas chromatograph assembly, and chromatograph assembly therefor
US11604179B2 (en) 2020-02-24 2023-03-14 Saudi Arabian Oil Company Gas sensor testing system and method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4344441C1 (de) * 1993-12-24 1995-07-13 Siepmann Friedrich W Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des Gehalts an oxidierbaren Inhaltsstoffen in wäßrigen Flüssigkeiten
WO1998036815A1 (en) * 1997-02-24 1998-08-27 Whatman Inc. Analytical gas instrument recycle system and method
CA2455934A1 (en) * 2001-07-31 2003-02-13 Mark Thomas Emley Control system for helium recovery
WO2003025270A1 (fr) * 2001-09-12 2003-03-27 Carbon Nanotech Research Institute Inc. Procede et appareil de production d'une fine fibre de carbone
CN102770759A (zh) * 2009-12-15 2012-11-07 赛默芬菲尼根有限责任公司 用于气相色谱仪的氦气再生***和方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3357157A (en) 1966-04-04 1967-12-12 Abcor Inc Method of fraction collecting of samples from a gas chromatographic system
US3422665A (en) 1966-08-01 1969-01-21 Continental Oil Co Chromatography system
FR2412331A1 (fr) * 1977-12-20 1979-07-20 Elf Aquitaine Procede de recyclage du gaz vecteur utilise dans un procede de chromatographie
JPS586906B2 (ja) * 1979-08-15 1983-02-07 株式会社 堀場製作所 金属中ガス分析装置
EP0642019A3 (en) * 1993-09-03 1996-09-25 Heraeus Electronite Co Ltd Method and apparatus for sequential and continuous determination of carbon, hydrogen and nitrogen concentrations in molten steel, and method and apparatus for rapidly determining trace amounts of carbon in molten steel.
US6627155B1 (en) * 1998-06-12 2003-09-30 Horiba, Ltd. Combustion furnace system for analyzing elements in a sample
US6063166A (en) 1998-07-30 2000-05-16 Hewlett-Packard Company Chromatograph having a gas storage system
US7384453B2 (en) 2005-12-07 2008-06-10 Schlumberger Technology Corporation Self-contained chromatography system
US7928369B2 (en) 2006-03-31 2011-04-19 Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh Device for the analysis of isotope ratios
DE102006015535A1 (de) 2006-03-31 2007-10-04 Thermo Electron (Bremen) Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Isotopenverhältnissen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4344441C1 (de) * 1993-12-24 1995-07-13 Siepmann Friedrich W Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des Gehalts an oxidierbaren Inhaltsstoffen in wäßrigen Flüssigkeiten
WO1998036815A1 (en) * 1997-02-24 1998-08-27 Whatman Inc. Analytical gas instrument recycle system and method
CA2455934A1 (en) * 2001-07-31 2003-02-13 Mark Thomas Emley Control system for helium recovery
WO2003025270A1 (fr) * 2001-09-12 2003-03-27 Carbon Nanotech Research Institute Inc. Procede et appareil de production d'une fine fibre de carbone
CN102770759A (zh) * 2009-12-15 2012-11-07 赛默芬菲尼根有限责任公司 用于气相色谱仪的氦气再生***和方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112384798A (zh) * 2018-07-26 2021-02-19 英福康有限责任公司 通过气相色谱仪组件调整待分析的气体混合物中的样本气体的浓度的方法以及气相色谱仪组件
CN112384798B (zh) * 2018-07-26 2024-02-09 英福康有限责任公司 用于调整样本气体浓度的方法以及气相色谱仪组件
CN113226534A (zh) * 2018-10-17 2021-08-06 Hte高通量实验公司 用于检查反应的设备和方法
CN112672827A (zh) * 2019-05-28 2021-04-16 伊鲁米纳公司 两相冲洗***和方法
US12005437B2 (en) 2019-05-28 2024-06-11 Illumina, Inc. Two-phase flushing systems and methods
CN114047276A (zh) * 2022-01-17 2022-02-15 华谱科仪(北京)科技有限公司 色谱仪控制方法及装置
CN114047276B (zh) * 2022-01-17 2022-04-15 华谱科仪(北京)科技有限公司 色谱仪控制方法及装置

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US10338044B2 (en) 2019-07-02
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