专利名称：一种单体烃测试系统中连接毛细柱与陶瓷管的接口的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单体烃碳氢同位素测试系统中的重要配件，具体来说是一种连接 气相色谱毛细管柱与微孔陶瓷管之间的接口。
背景技术：
单体烃的碳氢同位素比值在在地球科学、生态学、环境科学等研究方面的有着重 要的作用。单体烃的碳氢同位素测试系统，主要包括气相色谱(GC)、氧化反应装置或高温热 转换装置(C/TC)及同位素比率质谱(IRMS)三部分组成，系统简称GC-C/TC-IRMS。其中气 相色谱主要用来将烃类混合物分离成为单分子化合物，其核心部分为一毛细管色谱柱；氧 化反应装置或高温热裂解装置的核心部分为一内径为0. 4mm微孔三氧化二铝陶瓷管。在同 位素测试的过程中，接口的微小渗漏都可能导致不同程度的同位素分馏而使测量结果出现 偏差，因此保证接口的密闭性是单体烃碳氢同位素测试的基本条件之一。目前广泛使用的 连接方式是金属压环与石墨垫圈进行连接，而毛细管色谱柱与陶瓷反应管的接口位于色谱 柱箱内，由于不同材料之间的热膨胀系数不同，频繁的周期性温度变化极容易使石墨垫松 动而产生不同程度的渗漏而导致测试结果出现偏差，除此之外，传统方式的连接操作较为 复杂，很容易导致微孔陶瓷管的损坏，因此如何研发出一种不易渗漏且方便连接的接口对 于更加准确的测试单体烃的碳氢同位素则显得非常重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种不易渗漏，方便连接，低成 本、能有效无缝连接毛细管柱陶瓷管的接口结构，这种连接结构可以更加准确测定单体烃 碳氢同位素值。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的一种单体烃测试系统中连接毛细柱与陶瓷管的接口，所述的接口包括本体，该本 体设置在贯穿高温热反应炉的反应管上，所述反应管的输入端和输出端分别通过本体与毛 细管柱相互套接；所述本体设置有与反应管的管径相适应的第一空腔体和与毛细管柱的管 径相适应的第二空腔体，所述的第一空腔体和第二空腔体相互贯穿连接。进一步地，所述的本体是柱状结构，所述柱状结构的横截面是圆环形、等边三角形 或是多边环形。作为优选方案，可以选用方便量产，成本较低的圆柱形结构。进一步地，所述本体横截面的直径是10-20毫米，本体的长度是20-30毫米。作为最佳设计方案，所述横截面的直径是10毫米，本体的最佳长度是20毫米。进一步地，所述本体是由硅胶制成，采用的硅胶是具有弹性良好的耐高温型硅胶。 该种硅胶的密封性好，延伸率高，耐高温，耐老化性好，低流失，且具有半透明，容易操作等 优点。更具体地，所述的反应管是微孔陶瓷反应管。
更具体地，所述的毛细管柱是石英毛细管柱。综上所述，该接口通过利用硅胶的良好的弹性及其密闭性实现石英毛细管柱及微 孔陶瓷管之间的无缝连接。本发明的有益效果是(1)其最高工作温度能达到300°C，在此温度范围内，通过同位素比率质谱检测能 证明是否有渗漏标志的m/z = 40信号，与原来利用金属石墨垫圈相比没有检测到明显的信 号抬升，表明此发明的密封性良好；(2)通过持续反复温度升高降低操作实验(η彡150)，同样没有发现m/z = 40信 号的抬升，相同条件下的金属石墨垫圈则出现明显的松动现象，并表现出m/z = 40基线大 幅度的抬升，表明本发明的密封性更加可靠；(3)本发明选用材料简单，连接方便，由于渗透率低，良好的弹性，使良好密封性能 够在反复的温度变化条件下得到持续，从而可提高利用本发明用于测试单体烃碳/氢同位 素数值的准确性；(4)制作成本较低，使用寿命长，具有良好的使用及推广价值。
图1是本发明所述一种单体烃测试系统中连接毛细柱与陶瓷管的接口的整体结 构示意图；图2是本发明所述图1所示A部的放大示意图。附图中分述标记如下1、本体；101、第一空腔体；102、第二空腔体；2、反应管；3、
毛细管柱；4、气相色谱；5、同位素比率质谱计；6、高温热反应炉。
具体实施例方式实施例1一种单体烃测试系统中连接毛细柱与陶瓷管的接口，所述的接口包括本体1，该本 体1设置在贯穿高温热反应炉6的反应管2上，所述反应管2的输入端和输出端分别通过 本体1与毛细管柱3相互套接；所述本体1设置有与反应管2的管径相适应的第一空腔体 101和与毛细管柱3的管径相适应的第二空腔体102，所述的第一空腔体101和第二空腔体 102相互贯穿连接。本体1采用横截面是圆环形的柱状结构，该圆环形横截面的直径是10毫米，本体1 的长度是20毫米。所述本体1采用硅胶制成，该种硅胶是具有弹性良好的耐高温型硅胶。 该种硅胶的密封性好，延伸率高，耐高温，耐老化性好，低流失，且具有半透明，容易操作等 优点。本实施例中的反应管2采用是微孔陶瓷反应管，毛细管柱3采用是石英毛细管柱。实施例2作为对实施例1所述一种单体烃测试系统中连接毛细柱与陶瓷管的接口的进一 步技术改进，所述的本体1还可以选用横截面是等边三角形的柱状结构，该等边三角形横 截面的直径是12毫米，本体1的长度是25毫米。本实施例采用单体烃氢同位素测试系统对该种接口进行测试，所述测试系统主要 包括气相色谱4、高温热反应炉6和同位素比率质谱计5三部分，单分子化合物氢同位素测试流程如下，待分析的混合物首先通过气相色谱4进行分离，流出的单分子化合物依次 进入高温热转化炉6内并裂解为氢气，其裂解过程在一高温微孔陶瓷管中进行。通过裂解， 单分子烃类化合物在高温下转化为同位素质谱可以分析的氢气。在这一过程中，有机质需 要在高达1400°C以上的高温下进行，在测试系统工作时，样品首先被送入进样器，然后由载 气携带进入色谱柱。由于样品中各组份在色谱柱中的流动相和固定相间分配或吸附系数的 差异，在载气的冲洗下，各组份在两相间作反复多次分配，使各组份在色谱柱中得到分离， 被分离后的气体通过石英毛细管柱进入高温热反应炉6后，再通过设置在高温热转化炉中 的高温微孔陶瓷反应管将烃类化合物在高温下裂解为氢气。本实用新型所述的接口设置 有与反应管2的管径相适应的第一空腔体101和与毛细管柱3的管径相适应的第二空腔体 102，所述的第一空腔体101和第二空腔体102相互贯穿连接。在测试过程中，该接口的最 高工作温度能达到300°C，在此温度范围内，通过同位素比率质谱检测能证明是否有渗漏标 志的m/z = 40信号，与原来利用金属石墨垫圈相比没有检检测到明显的信号抬升，表明该 种结构的密封性良好，通过持续反复温度升高-降低操作实验(n ^ 150)，同样没有发现m/ ζ = 40信号的抬升，相同条件下的旧有的金属石墨垫圈结构则出现明显的松动现象，并表 现出m/z = 40基线大幅度的抬升。综上所述，本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆 有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了良好及实用的效果，符合当前的市场需 要，诚为一新颖、进步、实用的新设计。具有方便操作，实用安全，成本较低等优势，便于推广 制作，拥有广阔的科研应用前景。显然上述实施例不是对本发明的限制，上述的一种单体烃测试系统中连接毛细柱 与陶瓷管的接口还可以有其他许多变化。虽然已经结合上述例子详细讨论了本发明，但应 该理解到业内专业人士可以显而易见地想到的一些雷同，代替方案，均落入本发明权利要 求所限定的保护范围之内。
权利要求
一种单体烃测试系统中连接毛细柱与陶瓷管的接口，其特征在于，包括本体(1)，所述本体(1)设置在贯穿高温热反应炉(6)的反应管(2)上，所述反应管(2)的输入端和输出端分别通过本体(1)与毛细管柱(3)相互套接；所述本体(1)设置有与反应管(2)的管径相适应的第一空腔体(101)和与毛细管柱(3)的管径相适应的第二空腔体(102)，所述的第一空腔体(101)和第二空腔体(102)相互贯穿连接。
2.根据权利要求1所述的接口，其特征在于，所述的本体(1)是柱状结构，所述柱状结 构的横截面是圆环形、等边三角形或是多边环形。
3.根据权利要求2所述的接口，其特征在于，所述本体(1)横截面的直径是10-20毫 米，所述本体(1)的长度是20-30毫米。
4.根据权利要求3所述的接口，其特征在于，所述本体(1)横截面的最佳直径是10毫 米，所述本体(1)的最佳长度是20毫米。
5.根据权利要求4所述的接口，其特征在于，所述本体(1)是由硅胶制成。
6.根据权利要求5所述的接口，其特征在于，所述的反应管(2)是微孔陶瓷反应管。
7.根据权利要求6所述的接口，其特征在于，所述的毛细管柱(3)是石英毛细管柱。
全文摘要
本发明涉及一种连接毛细柱与陶瓷管的一种接口，尤其涉及到单体烃碳/氢同位素测试系统中连接石英毛细管柱与反应陶瓷管之间的接口。这种接口，是直接通过高温硅胶来实现的，具有密封性好，延伸率高，耐老化性好，低流失，且具有半透明，容易操作等优点。这种密封接口，最高工作温度能达到300℃，可以有效的提高了作为重要系统配件用于测试数值的准确性；同时制作成本较低，使用寿命长，具有良好的使用及推广价值；本发明结构简单，更换方便，降低了设备运行过程中的整体投入资金。
文档编号G01N30/60GK101949909SQ201010257180
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者曹春晖, 李中平, 李立武, 杜丽, 王作栋, 陶明信 申请人:中国科学院兰州地质研究所