专利名称：微型化低温色谱柱箱的制作方法
技术领域：
本发明属于分析测试领域，涉及一种微型化的低温色谱柱箱的研制。本装置的特点是制冷模块由导热胶常温固化而成，用来分离的毛细管色谱柱被固化在制冷模块中间。利用一个4厘米×4厘米×0.2厘米的半导体元件制冷，不需要用传统的液氮或液态二氧化碳制冷剂。整个柱箱仅有6厘米×6厘米×2.5厘米的体积，简单方便，制作成本低。
本技术领域的背景和发展现状大致如下发展低温色谱分离技术，已经成为解决挥发性有机污染物与溶剂以及其他类似的化合物分离的途径之一。传统的低温装置必须使用液氮或液态二氧化碳制冷，其突出的缺点是需要不断补充液态制冷剂，结果导致花费的增加，尤其在野外操作时不便运输和不易获得。因此根据帕尔帖效应原理制成的半导体制冷元件，因其体积小而且不需要液态制冷剂开始被应用到研制低温色谱分离装置。另外，在野外原位实时检测挥发性有机污染物时，目前常规的色谱仪器从尺寸和重量上都不能满足这一需要，因此在不降低仪器的选择性和灵敏度的前提下，实现装置的微型化已成为迫切需要解决的问题之一。本发明选用一个4厘米×4厘米×0.2厘米的半导体元件制冷，制冷模块由导热胶室温固化而成，用来分离的毛细管色谱柱被固化在制冷模块中间。传热均匀性好，制冷速度快。整个柱箱仅有6厘米×6厘米×2.5厘米的体积，简单方便，制作成本低。
有关这方面的文献可参见(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本发明的目的是提供一种微型化的低温色谱柱箱装置，其稳定性和重复性可以满足定量分析的要求。
本发明的技术方案是通过下述方式实现的附
图1是微型低温色谱柱箱装置的示意图。开始时，首先接通冷却水，再接通直流稳压电源，半导体制冷模块开始工作，与制冷面相连的制冷模块在3分钟以内即可达到-15℃的低温。低温分离后，利用薄膜加热器加热升温，并通过自动控制器可自动控制制冷模块的温度升降，从而实现色谱自动升降温操作。
以下结合附图1对各主要部件作详细描述本体 附图1是微型低温色谱柱箱装置本体的加工设计图。图1中A部分为装置俯视图，其中A1为起固定作用及传热作用的铝板，U型冷凝管A2被焊接在铝板A1上，用来通冷却水。螺栓A3用来将铝板A1和其他部分固定在一起。图1中B部分为装置剖面图。制冷部分是半导体制冷器B6，为一片4厘米×4厘米×0.2厘米半导体制冷模块。与半导体制冷器制冷面相连的制冷模块B1由导热胶常温固化而成，用来分离的毛细管色谱柱B4被固化在制冷模块中间。薄膜加热器B2连接自动控制器用来实现制冷模块的升温操作，使被分离样品在低温分离后，能自动控制色谱毛细管柱升降温。制冷模块B1用两块6厘米×6厘米×0.2厘米铝板A1和B3固定，在接触处涂满导热硅酯，以便迅速传热，外面用保温材料B5来保温。A1、B3两块铝板的四个角加工有直径4毫米的通孔，用4个螺栓A3拧紧固定。
本发明进行具体富集和分离测定操作时，毛细管一端与气相色谱进样口相连，一端与气相色谱检测器相连。样品从进样口进入毛细管色谱柱中，经过低温富集和分离后，进入检测器检测。
在完成本发明的过程中，对微型低温色谱柱箱装置的各项性能指标进行了反复测试，实验表明该系统具有很好的稳定性。用此装置与固相微萃取技术联用对甲基叔丁基醚及其降解产物进行了分离测定。实验中色谱柱为长30米，内径0.25毫米，涂层0.25微米的OV-17金属柱，高纯氮气为载气，柱流量为1毫升/分钟，进样口温度为220℃。程序升温初温20℃，保持2分钟后以10℃/分钟的速率升至80℃，并保持3分钟。检测器为火焰离子化检测器，以氢气为燃气，流速为30毫升/分钟；空气为助燃气，流速为400毫升/分钟；氮气为补充气，流速为20毫升/分钟。检测器温度为250℃。所用固相微萃取装置选用美国Supelco公司涂层厚度为65微米的PDMS/DVB萃取纤维，在35％盐浓度，温度为50℃条件下，萃取15分钟。附图2给出了利用本装置与固相微萃取联用测定甲基叔丁基醚及其降解产物时的色谱分离图，图中峰1、2、3和4分别为叔丁醇、乙酸甲酯、甲基叔丁基醚和乙酸乙酯。(a)、(b)、(c)和(d)分别为初始温度为10℃、20℃、30℃和50℃时的色谱分离图，表明温度对叔丁醇和乙酸甲酯的分离有显著的影响，当温度为20℃时，分离效果最佳。测定的标准曲线方程、十次测定的相对标准偏差(％)表示方法的重复性、在信噪比为3时所测各组分最低检出限(微克/升)以及六次测定的加标回收率(％)见表1。这些数据表明本微型低温色谱柱箱装置具有良好的分离性能和稳定性，能够满足定量分析测试需要。
表1.测定标准曲线、检出限和精密度回归方程 相关系数 相对标准偏差 检出限 加标回收率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与现有技术相比，本发明主要有以下优点1.由于采用了半导体元件制冷，不需要用传统的液氮或液态二氧化碳制冷剂，特别适合野外原位分析测定的需要。
2.由于制冷模块由导热胶常温固化而成，用来分离的色谱柱被固化在制冷模块中间，整个系统传热快，均匀性好，稳定性好。
3.由于利用薄膜加热器连接自动控制器来实现制冷模块的升温操作，可自动控制微型低温色谱柱箱的温度。
4.整个柱箱仅有6厘米×6厘米×2.5厘米的体积，简单方便，制作成本低。为有效地减小常规色谱的体积和重量，研制新的微型低温色谱仪器提供了一条新的思路。
权利要求
1.一种微型化的低温色谱柱箱装置。制冷模块由导热胶常温固化而成，用来分离的毛细管色谱柱被固化在制冷模块中间。利用一个4厘米×4厘米×0.2厘米的半导体元件制冷，不需要用传统的液氮或液态二氧化碳制冷剂。整个柱箱仅有6厘米×6厘米×2.5厘米的体积，简单方便，制作成本低。
2.按照权利要求书1所述的微型化低温色谱柱箱装置，其特征是制冷模块由导热胶常温固化而成，用来分离的毛细管色谱柱被固化在制冷模块中间。
3.按照权利要求书1所述的微型化低温色谱柱箱装置，其特征是利用一个4厘米×4厘米×0.2厘米的半导体元件制冷，不需要用传统的液氮或液态二氧化碳制冷剂。
4.按照权利要求书1所述的微型化低温色谱柱箱装置，其特征是利用薄膜加热器连接自动控制器来实现制冷模块的升温操作，可自动控制微型低温色谱柱箱的的温度。
全文摘要
本发明属于分析测试领域，涉及一种微型化的低温色谱柱箱的研制。本装置的特点是制冷模块由导热胶常温固化而成，用来分离的毛细管色谱柱也被固化在制冷模块中间。利用一个4cm×4cm×0.2cm的半导体元件制冷，不需要用传统的液氮或液态二氧化碳制冷剂。整个柱箱仅有6cm×6cm×2.5cm的体积，简单方便，制作成本低。
文档编号G01N30/60GK1488939SQ0213084
公开日2004年4月14日 申请日期2002年10月11日 优先权日2002年10月11日
发明者江桂斌, 刘杰民 申请人:中国科学院生态环境研究中心