专利名称：顶空进样装置和用于检测顶空进样装置中的泄漏的方法
技术领域：
本发明涉及用于对顶空进样(head space sampling)装置中的泄漏进行检测的系统和方法。更具体地，本发明涉及用于通过监测顶空进样装置内的气压和流速(flow)来检测顶空进样装置中的泄漏的系统和方法。
背景技术：
在通常的顶空进样分析中，液体或固体试样容纳在连接到顶空进样装置的瓶 (vial)中。顶空进样装置用于在瓶内对试样上方的顶部空间进行采样。通常，加热试样以制造充满顶空的蒸气。在顶空进样之前，以受控的方式用提供到瓶的气体对瓶进行加压。例如，通常可以通过气体对瓶进行加压，直到达到所选压力。当在顶空进样装置内存在所需压力特征时，来自顶部空间的气体可以被引导至顶空分析器。因此，通常的顶空分析系统的成功依赖于精确受控的气压和/或气体流率(flow rate)，所述精确受控的气压和/或气体流率有助于控制进样过程。具体地，在这些顶空分析系统内存在泄漏可以显著地降低通过这些系统所产生的任何结果的精度和值。尽管需要精确控制和监测通常的顶空分析系统内的气体压力和流率，但是这些系统内的泄漏试验通常效果有限。通常，大多数通常的泄漏试验不能以自动方式产生作用，或者只能在特定条件下检测泄漏。例如，很多通常的泄漏试验需要具体的压力或温度条件， 或者限于具体类型试样的分析。此外，很多通常的泄漏试验只运行作为预防性维护过程的一部分，而不是作为单独试样分析的组成部分。此外，通常的泄漏试验通常只能够检测大的泄漏，从而使得更多小的泄漏能够继续贯穿整个试样分析。尽管确实存在一些动力泄漏试验机制，但是这些泄漏试验机制需要对每个不同的试样类型、对每个不同的试样尺寸和对每组具体的加压条件的具体校正。大多数通常的泄漏试验还不能在容纳试样的瓶内检测泄漏。因此，相关领域中需要在分析试样之前、同时在顶空分析系统内和在容纳试样的瓶内检测所有尺寸的泄漏的自动可编程方法。相关领域中还需要在各种压力条件下在顶空分析系统内检测泄漏、而不需要对待分析的每个试样具体校正的自动可编程方法。
发明内容
在一个方面，本发明公开了一种用于检测顶空进样装置中的泄漏的方法，所述顶空进样装置具有加压气体导管和瓶，所述加压气体导管具有用于接收加压气体的入口，所述瓶具有顶部空间，所述方法包括如下步骤用所述加压气体对所述加压气体导管进行加压；监测所述加压气体导管内的气体压力；监测通过所述加压气体导管的所述加压气体的流率；建立所述顶部空间和所述加压气体导管之间的流体连通；根据所述加压气体导管内的所述气体压力和所述加压气体的所述流率当中的至少一项，确定是否存在泄漏。在另一个方面，本发明公开了一种用于使用加压空气对来自瓶的顶部空间的气体试样进行取样的顶空进样装置，所述顶空进样装置包括加压气体导管，其构造成与所述瓶流体连通，所述加压气体导管包括入口，用于接收所述加压气体；阀，用于控制穿过所述加压气体导管的气体的流速；流速传感器，其用于测量穿过所述加压气体导管的气体流速， 所述流速传感器产生表示所述气体流速的流速信号；压力传感器，其用于测量所述加压气体导管内的气体压力，所述压力传感器产生表示所述气体压力的压力信号；控制器，其适于接收来自所述流速传感器的所述流速信号和来自所述压力传感器的所述压力信号，所述控制器与所述加压气体导管的所述阀通信，并通过打开和关闭所述加压气体导管的所述阀来控制所述阀，以对穿过所述加压气体导管的所述流速和所述加压气体导管内的所述压力当中的一项进行选择性的控制。在另一个方面，本发明公开了一种包括上述顶空进样装置的分析系统，该系统还包括顶空分析器，所述顶空分析器构造成接收来自所述顶空进样装置的顶空试样并将所述顶空试样传送到分析装置以用于分析，所述顶空分析器包括检测器，所述检测器构造成产生表示所述顶空试样内的组分的输出信号。
通过参考附图进行的详细描述，可以本发明的优选实施例的这些和其他特征将更加显而易见，其中图1是描述如本说明书所述的用于检测顶空进样装置中的泄漏的示例性方法的流程图。图2是描述如本说明书所述的用于检测顶空进样装置中的泄漏的另一示例性方法的流程图。图3是如本说明书所述的示例性顶空进样装置的示意图。图4是如本说明书所述的另一示例性顶空进样装置的示意图。图5A和5B是如本说明书所述的示例性顶空分析系统的示意图。图5A描述了如本说明书所述当系统的采样环与加压气体导管和容纳试样的瓶流体连通时、顶空分析系统的构造。图5B描述了如本说明书所述当系统的采样环与载气导管和分析柱流体连通时、顶空分析系统的构造。图6描述了如本说明书所述的示例性顶空分析系统的示意图。更具体地，图6描述了如本说明书所述的顶空分析系统，所述顶空分析系统构造成仅使用加压气体对来自瓶的顶部空间的气体试样进行取样。
具体实施例方式根据各种实施例，公开了用于在顶空进样装置中检测泄漏的方法。在某些方面，顶空进样装置可以包括加压气体导管、具有顶部空间的瓶、和用于在加压气体导管和瓶之间建立流体连通的装置，所述加压气体导管具有用于接收加压气体的入口。在示例性方面，顶空进样装置可以构造成对瓶内的顶部空间进行采样。在一个方面，用于检测顶空进样装置中的泄漏的方法可以包括用加压气体对加压气体导管进行加压。在另一方面，用于检测顶空进样装置中的泄漏的方法可以包括监测加压气体导管内的气体压力。在附加的方面，用于检测顶空进样装置中的泄漏的方法可以包括监测加压气体导管内的加压气体的的流率。在另一方面，用于检测顶空进样装置中的泄CN 102539086 A漏的方法可以包括在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通。在另一方面，用于检测顶空进样装置中的泄漏的方法可以包括根据加压气体导管内的气体压力和穿过加压气体导管的加压气体的流率当中的至少一顶，来确定是否存在泄漏。根据各种实施例，还公开了顶空进样装置。在某些方面，顶空进样装置可以构造成使用加压气体对来自瓶的顶部空间的气体试样进行采样。在一个方面，顶空进样装置可以包括与瓶流体连通的加压气体导管。在这个方面， 加压气体导管可以具有用于接收加压气体的入口、和用于对穿过加压气体导管的气体的流速进行控制的阀。在另一方面，顶空进样装置可以包括用于对穿过加压气体导管的气体流速进行测量的流速传感器。在这个方面，顶空进样装置的流速传感器构造成产生代表穿过加压气体导管的气体流速的流速信号。在另一方面，顶空进样装置可以包括用于对加压气体导管内的气体压力进行测量的压力传感器。在这个方面，顶空进样装置的压力传感器可以构造成产生表示加压气体导管内的气体压力的压力信号。在另一方面，顶空进样装置可以包括控制器，所述控制器适于接收来自流速传感器的流速信号和来自压力传感器的压力信号。在这个方面，控制器可以与加压气体导管的阀通信，并且控制器通过打开和关闭阀来对加压气体导管的阀进行控制，以交替控制穿过加压气体导管的加压气体的流速和加压气体导管内的压力。根据各种实施例，公开了顶空分析系统，所述顶空分析系统包括顶空进样装置和顶空分析器。在示例性方面，顶空分析系统可以对来自瓶的顶部空间的气体试样进行采样和分析。顶空分析器构造成接收来自顶空进样装置的液体试样、将液体试样发送到分析装置中以用于分析、并且检测和报告分析的结果。分析装置可以是不由顶空分析器提供的用户可选择组件(例如，气相色谱柱)。通常，在分析系统运行之前，用户选择柱，并将该柱转入顶空分析器中。在通过气相色谱柱对试样进行分析之前，试样的组成部分穿过顶空分析器中的检测器，以用于检测。在某些实施例中，顶空分析器可以包括质谱仪。可以通过质谱仪直接分析和检测试样，而在质谱分析之前不需要单独的步骤。可替换地，可以首先通过色谱柱来分析试样，之后通过质谱仪进行进一步的分析和检测。通过参考下面的详细描述、示例、附图和权利要求、及其前后的描述，可以更易于理解本发明。但是，在公开和描述本装置、系统和/或方法之前，应当理解除非另有说明，否则本发明不限于所公开的具体装置、系统、和/或方法，因此必然可以改变。还应当理解，在本说明书中使用的术语只是为了描述具体的方面，而不是要加以限制。提供本发明的下面的描述，作为以本发明的最佳、当前已知的实施例来提供本发明的教导。为此，相关领域的技术人员会理解并意识到，对在本说明书中描述的发明的各个方面可以进行很多改变，而仍然能获得本发明的有益结果。同样显而易见的，通过选择本发明的一些特征而不使用其他特征，也可以获得本发明的一些所需优点。因此，本领域技术人员会意识到，本发明可以有很多修改和改变，这些修改和改变在某些条件下甚至可以是优选的，并且这些修改和改变也是本发明的一部分。因此，下面的描述提供作为对本发明的原则的说明，而不是对本发明加以限制。在下面的说明书和权利要求书中，提到很多术语，这些术语将被定义为具有下列含义如在整个说明书中所使用的，单数形式“一个”和“该”也包括复数个所指对象的情形，除非上下文另有明确指示。在本说明书中范围可以表示为从“约” 一个具体值和/或到“约”另一具体值。当表示这样的范围时，另一方面包括从这一个具体值和/或到另一个具体值。类似的，当通过使用修饰词“约”来将值表示为近似值时，应当理解该具体值形成另一情况。还应当理解， 每个范围的端点是既与另一端点相关又独立于另一端点的标志。如本说明书中所使用的，术语“可选的”或“可选地”表示随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且说明书包括所述事件或情况产生的情形、和所述事件或情况不产生的情形。如本说明书中所使用的，术语“顶部空间”表示瓶或其他装满气体的容器的一部分。因此，如果将固体试样放置在容器内，顶部空间将包括容器的由气态物质填充的部分， 而不包括容器的由固体试样所占据的部分。类似地，如果容器内只容纳有气态物质，则顶部空间将包括容器的整个容积。如本说明书中所使用的，术语“采样环”指的是用于气体、液体或流体试样的容器。 如本说明书中所描述的，采样环可以选择性的放置成与顶空进样装置和顶空分析器当中的任一个流体连通。采样环构造成接收来自与顶空进样装置流体连通的瓶或其他试样容器的试样的至少一部分。在接收来自试样容器的试样的一部分之后，采样环构造成能够将试样传送到顶空分析器。在一些实施例中，采样环构造成能够实现采样环与顶空分析器之间的流体连通、或采样环与通风路径之间的流体连通，但是不能同时实现上述两种情况。因此， 在这些实施例中，当通风路径连接成与加压气体导管流体连通时，则采样环可以构造成实现采样环与顶空分析器之间的流体连通、或采样环与加压气体导管之间的流体连通，但是不能同时实现上述两种情况。如本说明书所使用的，举例来说并且不受限制的，采样环可以是通常的采样环、通常的样品捕集阱(sample trap)、通常的样品池(sample cell)等，例如本说明书中描述的示例性采样环。如本说明书所使用的，术语“瓶”指的是构造成接收和容纳顶部空间的任何通常的容器，无论是否有气体、液体、流体或固体试样。举例来说并且不受限制的，瓶可以是通常的玻璃试样瓶。期望瓶可以构造成容纳顶部空间和试样，所述顶部空间和所述试样具有从约5 毫升(mL)到约22毫升(mL)的组合容积。但是，如本说明书所公开的，可以使用具体顶部空间和试样的任何适合容积。本说明书公开的并且如图1和2所示的是用于在顶空进样装置中检测泄漏的方法。在某些方面，顶空进样装置可以包括加压气体导管、具有顶部空间的瓶、和用于建立加压气体导管和瓶之间的流体连通的装置，所述加压气体导管具有用于接收加压气体的进口。在某些方面，顶空装置可以构造成对瓶内的顶部空间进行采样。还期望为了具体试样加压气体可以是基本非反应性或惰性的任何气体。因此，举例来说并且不受限制的，期望加压气体可以是氦气、氢气、氮气、氩气等。在一个示例性方面，期望加压气体可以是甲烷和氩气的混合物，举例来说并且不受限制的，氩气中5%的甲烷。在示例性方面，期望顶空进样装置可以是在本说明书中公开的顶空进样装置，例如，在图3-4和其相关描述中所公开的顶空进样装置。还期望顶空进样装置可以是本说明书中开的顶空分析系统的一部分，例如，图5A、5B和6和其相关描述中所公开的顶空分析系统。但是，期望所公开的方法可以用于在对顶空试样进行采样的任何通常装置中检测泄漏，包括用于对顶空试样进行采样和分析的通常装置，例如，举例来说并且不受限制的，气相色谱仪、质谱仪、气相红外光谱仪、传感器阵列、高性能液相色谱仪、液体光谱仪等。如图1所示，在一个方面，用于检测泄漏的方法包括用加压气体对加压气体导管进行加压的步骤200。在另一方面，用于检测泄漏的方法包括在加压气体导管内监测气体压力的步骤210。在这个方面，使用放置成与加压气体导管流体连通的通常流速传感器可以实现在加压气体导管内监测气体压力的步骤210。在另一方面，参考图1，用于检测泄漏的方法可以包括在顶空进样装置的顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通的步骤230。在这个方面，如本说明书所述的，期望在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通的步骤230，可以包括用针穿过瓶的隔膜，所述针具有与加压气体导管流体连通的孔。还期望加压气体导管的气体压力和穿过加压气体导管的加压气体的流率当中的至少一个可以表示在顶空进样装置中是否存在泄漏。因此，用于检测泄漏的方法还可以包括根据加压气体导管的气体压力和加压气体的流率当中的至少一个、来确定顶空进样装置中是否存在泄漏的步骤。可选的，在附加的方面，用于检测泄漏的方法可以包括调节瓶的温度以在顶部空间中产生蒸汽的步骤。在这个方面，当瓶容纳试样时，期望可以加热试样以在顶部空间中产生蒸汽。还期望顶部空间可以包括试样的气态部分。可选的，在另一方面，在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通的步骤230 之前，用于检测泄漏的方法可以包括通过用加压气体对加压气体管道进行加压来清洁顶部空间的步骤。在这个方面，当顶空进样装置包括与加压气体管道流体连通的通风阀，在清洁顶空进样装置的过程中通风阀可以打开。可选的，在各个方面，如本说明书所述，用于在加压气体导管和瓶之间建立流体连通的装置可以包括采样环。在这些方面，当加压气体导管包括流速控制阀时，期望在没有泄漏时、在任何给定时刻、在加压气体导管内流速控制阀的下游的任何位置上的测量压力可以基本等于在加压气体导管内流速控制阀的下游的任何其他位置上的气体压力。因此，期望可以在加压气体导管内流速控制阀的下游的任何位置上监测加压气体导管内的气体压力。在一个示例性方面，期望采样环可以连接到用于提供采样环和顶空进样装置的元件之间的选择性流体连通的通常的阀，或定位于该阀内。例如，不受限制的，采样环可以连接到多口阀(例如，六口旋转阀、多口隔膜阀等)或定位在该多口阀内。还期望采样环可以是包括多个多口阀或隔膜阀的微机械加工机电系统的一部分。还期望采样环可以是通常的化学捕集阱(chemical trap)，例如本说明书中所公开的这些化学捕集阱。在另一方面，参考图1，对加压气体导管进行加压的步骤200可以包括将加压气体导管加压到第一压力。期望在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通之后，将加压气体导管加压到第一压力。在这个方面，第一压力可以高于环境压力在从约1到约100磅每平方英寸(Psi)的范围内，更优选的高于环境压力在从约5到30psi的范围内。可替换的， 第一压力可以参考低环境压力或高于环境压力的压力。在附加的方面，第一压力可以是绝对压力。在这个方面，第一压力可以在从约110到约800千帕(kPa)的范围内，更优选的在从约130到约3IOkPa的范围内。在另一方面，参考101. 3kPa的压力和25摄氏度的温度，可以从约5到约200毫升每分钟(mL/min)范围内的流率下、用加压气体对加压气体导管进行加压。期望的，在顶空进样装置中没有泄漏的情况下，在实现第一压力之后，加压气体导管内的压力应当基本是静态的，并且穿过加压气体导管的气体的流速应当基本为零。因此，在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通之后，在实现第一压力之后非零流率可以表示泄漏，例如在瓶、用于在加压气体导管和瓶之间建立流体连通的装置、和加压气体导管当中的一个中的泄漏。 期望的，当在顶空进样装置内存在泄漏时，通过在加压气体导管内提供附加气流以补偿通过泄漏漏出的气体，可以主动维持顶空进样装置内的压力。还期望的，在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通之后，当在实现第一压力之后中断加压气体的供应，下降的压力可以表示泄漏，例如，在瓶、用于在加压气体导管和瓶之间建立流体连通的装置、和加压气体导管当中的一个中的泄漏。还期望的，当在顶空进样装置内存在泄漏时，气体通过泄漏而漏出可以降低加压气体导管内的压力。在另一方面，对加压气体导管进行加压的步骤 200可以包括在第一流率下用加压气体将加压气体导管加压至第一压力。在这个方面，参考 101. 3kPa和25摄氏度，第一流率可以在从约5到约200mL/min的范围内。在另一可选方面，参考图1，对加压气体导管进行加压的步骤200可以包括在第一流率下用加压气体将加压气体导管加压到接近预定压力设定点。期望的，在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通之后，可以在第一流率下降加压气体导管加压到接近预定压力设定点。在这个方面，预定压力设定点可以高于环境压力在从约1到约100磅每平方英寸(PSi)的范围内，更优选的高于环境压力在从约5到约30psi的范围内。可替换的，第一压力可以参考低环境压力或高于环境压力的压力。在另一方面，预定压力设定点可以是绝对压力。在这个方面，第一压力可以在从约110到约SOOkPa的范围内，更优选的在从约130 到约3IOkPa的范围内。在附加的方面，参考101. 和25摄氏度，第一流率可以在从约5到约200毫升每分钟(mL/min)的范围内。期望的，在没有泄漏的情况下，可以将加压气体导管加压到预定压力设定点。因此，在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通之后，期望加压气体导管内的气体压力降低以实现预定压力设定点可以表示泄漏，例如，在瓶、用于在加压气体导管和瓶之间建立流体连通的装置、和加压气体导管当中的一个中的泄漏。还期望的，当在顶空进样装置内存在泄漏时，在第一流率下对加压气体导管进行加压会不足以补偿在顶空进样装置内通过泄漏而漏出的气体。因此，当顶空进样装置内存在泄漏时，需要主动的调节加压气体的流率以实现或维持预定压力设定点。可选的，在附加的方面，在第一流率下对加压气体导管进行加压之后，用于检测泄漏的方法还可以包括使得加压气体导管内的气体压力基本稳定的步骤。在这个方面，期望的，在没有泄漏的情况下，在加压气体导管内气体压力基本稳定之后，加压气体导管内的压力应当基本是静态的，并且穿过加压气体导管的气体的流速应当基本为零。因此，在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通之后，在气体压力稳定化之后的非零流率可以表示泄漏，例如，在瓶、用于在加压气体导管和瓶之间建立流体连通的装置、和加压气体导管当中的一个中的泄漏。期望的，当在顶空进样装置内存在泄漏时，通过在加压气体导管内提供附加的气流从而补偿通过泄漏而漏出的气体，可以主动的维持加压气体导管内的压力。在某些方面，顶空进样装置可以与顶空分析器流体连通。在这些方面，在顶空分析装置中用于检测泄漏的方法可以包括使用通常的方法将试样从顶空进样装置转移至顶空分析器的步骤对0。在示例性方面，顶空分析器可以与用于容纳至少一部分的顶部空间的分析柱连接，并且可以包括与分析柱流体连通的色谱检测器和色谱分析器，例如本说明书中所公开的。在某些方面，当顶空采样装置包括采样环时，顶空采样装置的采样环可在采样装置的通风路径和顶部空间之间、或在采样环和顶空分析器之间流体连通。在一个示例性方面，通风路径可以包括通风阀。在这个方面，当通风阀可与加压气体导管流体连通，顶空进样装置的采样环可连接在加压气体导管和顶部空间之间或在采样环和顶空分析器之间的流体连通。在这个方面，参考图1，将试样从采样环转移至顶空分析器的步骤240可以包括打开顶空采样装置的通风阀，以使得顶部空间的至少一部分进入采样环中。在这个方面，转移试样的步骤240还可以包括使顶空进样装置的采样环与加压气体断开的步骤。期望转移试样的步骤240还可以包括将采样环连接到顶空分析器。当顶空采样装置包括采样环时， 期望顶空分析器可以包括载气导管，所述载气导管具有用于接收载气的进口。因此，期望转移试样的步骤240还可以包括用载气对载气导管进行加压，以迫使在采样环内顶部空间的至少一部分进入分析柱中。在一个示例性方面，期望采样环可以连接到用于提供采样环和顶空进样装置的元件之间的选择性流体连通的通常的阀，或定位在该阀内。例如，不受限制的，采样环可以连接到多口阀(例如，六口旋转阀、多口隔膜阀等)或定位在该多口阀内。还期望采样环可以是包括多个多口阀或隔膜阀的微机械加工机电系统的一部分。还期望采样环可以是通常的化学捕集阱，例如本说明书中所公开的这些化学捕集阱。可选的，在一个方面，在对加压气体导管进行加压之前，可以建立顶部空间和加压气体导管之间的流体连通。在这个方面，用于检测泄漏的方法还可以包括在对加压气体导管进行加压之前、测量加压气体导管内的压力的步骤。期望对加压气体导管内的压力的加压前测量可以表示出约束不良或固定不良的瓶。还期望顶空进样装置可以包括用于提供表示加压气体导管内的加压前压力的输出的装置，例如本说明书中描述的控制器。可选的，在另一方面，在顶空进样装置中用于检测泄漏的方法还可以包括在将试样转移至顶空分析器之前和之后、测量加压气体导管内的压力变化。期望加压气体导管内的该压力变化可以用于确定在顶空进样装置内是否存在任何异常。在附加的方面，顶空进样装置可以包括流速传感器，所述流速传感器用于测量穿过加压气体导管的加压气体的流率。可选的，在顶空进样装置中用于检测泄漏的方法还可以包括在对加压气体导管进行加压之前、重新设置顶空进样装置内的流速传感器的输出的步骤。在这个方面，期望顶空进样装置可以具有控制器，所述控制器构造成当在加压气体导管内存在基本为零的气流时使流速传感器的输出“归零”，从而说明会由于时间或温度而产生的流速信号测量的任何偏移。还期望通过确保在对加压气体导管进行加压之前使流速传感器归零，流速传感器可以更精确的测量较小的气体流率，并且因此可以更精确的检测瓶内和顶空进样装置内的泄漏。在一个方面，在顶空进样装置内的阀关闭以使得穿过加压气体导管的气流基本为零之后，可以发生重置流速传感器的输出的步骤。因此，在发生顶空进样装置内的流速测量的时间之前，期望流速传感器可以归零。在其他示例性方面，如图2所示，如本说明书所述的，在顶空进样装置中用于检测泄漏的方法可以包括用加压气体对加压气体导管进行加压的步骤300。在附加的方面，如本说明书所述的，用于检测泄漏的方法可以包括监测加压气体导管内的气体压力的步骤310。在另一方面，如本说明书所述的，用于检测泄漏的方法可以包括对穿过挤压气体导管的加压气体的流率进行监测的步骤320。在附加的方面，如本说明书所述的，在顶空进样装置中用于检测泄漏的方法可以包括在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通的步骤330。可选的，在另一方面，如本说明书所述的，用于检测泄漏的方法还可以包括调节瓶的温度以在顶部空间中制造蒸气的步骤。在一个可选方面，用于在加压气体导管和瓶之间建立流体连通的装置可以包括传送导管，所述传送导管可以设置在加压气体导管和瓶之间。在这个方面，期望在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通的步骤330可以包括在顶部空间、传送导管和加压气体导管之间建立流体连通的步骤。在另一方面，用于在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通的装置还可以包括针，所述针具有与传送导管流体连通的孔。在这个方面，期望在顶部空间、传送导管和加压气体导管之间建立流体连通的步骤可以包括用针穿透瓶的隔膜。期望的，当加压气体导管包括用于控制穿过加压气体导管的加压气体的流速的阀，可以在加压气体导管和传送导管之间的连接的上游、与加压气体导管的阀的下游的任何位置上，监测加压气体导管内的气体压力。在顶部空间、传送导管和加压气体导管之间建立流体连通的步骤之后，用于检测泄漏的方法还可以包括使加压气体导管内的气体压力基本稳定的步骤340。在这个方面，期望使加压气体导管内的气体压力稳定的步骤340可以对应于加压气体导管内基本静态的压力条件，包括基本恒定的压力梯度。在另一方面，用于检测泄漏的方法还可以包括将加压气体的监测流率与加压气体的预期流速进行对比的步骤350。如本说明书所述，期望预期流率可以对应于在顶空进样装置和瓶内不存在泄漏的情况下、在加压气体导管内应当产生的流率。更具体地，期望加压气体的预期流率对应于在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通的步骤330之前、穿过加压气体导管的加压气体的监测流率。因此，当顶空进样装置包括传送导管时，期望大于预期流率的流率可以表示泄漏，例如，在瓶、传送导管、和加压气体导管当中的一个中的泄漏。 还期望的，当在顶空进样装置内存在泄漏时，通过提供穿过加压气体导管的附加气流以补偿通过泄漏而漏出的气体，可以主动维持加压气体导管内的压力。在另一方面，为了测量预期流率，当顶空进样装置包括传送导管时，用于检测泄漏的方法还可以包括限制加压气体导管和传送导管之间的气流的步骤。在一些方面，顶空进样装置可以与顶空分析器连通。在这些方面，如图2所示，在顶空分析装置中用于检测泄漏的方法可以包括使用通常的方法将试样从顶空进样装置转移到顶空分析器的步骤360。在示例性方面，顶空分析器可以包括与顶空进样装置流体连通的分析柱、与分析柱流体连通的色谱检测器和和色谱分析器，例如本说明书中所公开的。在一个方面，当顶空进样装置包括传送导管时，将试样从顶空进样装置转移至顶空分析器的步骤360可以包括中断用加压气体对加压气体导管进行加压达选定量的时间，从而促进顶部空间的至少一部分流动到顶空分析器。期望通常的处理技术可以用于执行本说明书公开的方法的步骤。例如，期望可以使用通常的处理硬件来执行所公开的方法步骤，所述通常的处理硬件包括而不限于控制器、处理器、存储器、显示器、用户输入机构(例如键盘)等。还期望通常的处理硬件可以是可以用于一起执行所公开的方法的通常的计算机的一部分。在一个方面，通过软件可以对通常的处理硬件编程，以执行所公开的方法的步骤。还公开了可以用于执行前述方法的步骤的顶空进样装置。还公开了包括上述顶空进样装置的顶空分析系统。在示例性方面，如图3-6所示，顶空进样装置10、110、410、510 可以构造成从瓶20的的顶部空间22取出气体试样。期望瓶20可以是通常的玻璃试样瓶。 还期望瓶20可以构造成容纳顶部空间，所述顶部空间具有在从约6毫升(mL)到约22毫升 (mL)的范围内的体积。在这个方面，顶空进样装置10、110、410和510可以构造成使用加压气体从瓶20的顶部空间22取出气体试样。为了具体的试样，期望加压气体可以是基本非反应性或惰性的任何气体。因此，举例来说并且不受限制的，期望加压气体可以是氦气、氢气、氮气、氩气等。在一个示例性方面，期望加压气体可以是甲烷和氩气的混合物，举例来说并且不受限制的，氩气中5%的甲烷。在附加的方面，期望瓶20可以包括隔膜对。在这个方面，举例来说并且不受限制的，期望隔膜M可以包括通常的弹性材料，例如，橡胶。还期望隔膜M可以包括涂覆Teflon 的硅橡胶。在一个方面，如图3-4所示，顶空进样装置10、110可以包括与瓶20流体连通的加压气体导管30、130。在这个方面，加压气体导管30、130可以具有用于接收加压气体的入口 31、131和用于控制穿过加压气体导管的气体的流速的阀32、132。期望阀32、132可以是通常的机电电磁阀。在附加的方面，参考图3-4，顶空进样装置10、110可以包括流速传感器34、134，所述流速传感器；34、134用于测量穿过加压气体导管30、130的气体流速。在这个方面，流速传感器34、134可以构造成产生表示穿过加压气体导管30、130的气体流速的流速信号。期望流速传感器34、134可以是通常的热质量流速传感器。在另一方面，顶空进样装置10、110 可以包括压力传感器36、136，所述压力传感器36、136用于测量加压气体导管30、130内的气体压力。在这个方面，第一压力传感器36、136可以构造成产生表示加压气体导管30、130 内的气体压力的压力信号。期望压力传感器36、136可以是通常的压阻式压力传感器。在附加的方面，参考图3-4，期望顶空进样装置10、110可以包括用于在加压气体导管30、130和容纳顶部空间22的瓶20之间建立流体连通的装置。在一个方面，用于在加压气体导管30、130和顶部空间22之间建立流体连通的装置可以包括针沈，所述针沈具有与加压气体导管流体连通的孔。在这个方面，期望隔膜M可以构造成在将针插入瓶20的顶部空间22之后、形成围绕针沈的密封件。期望用于建立流体连通的任何通常装置可以用于在加压气体导管30和顶部空间22之间建立流体连通。举例来说并且不受限制的，用于在加压气体导管30和容纳顶部空间22的瓶20之间建立流体连通的装置可以包括用于通过多个导管选择性取样的流速选择阀、以及用于连接到瓶的可再密封阀。在其他方面，顶空进样装置10可以包括通风路径。假设通风路径可连接以建立顶部空间22和围绕顶空进样装置10的环境之间的流体连通，期望通风路径可以定位在顶空进样装置10内的任何位置上，举例来说并且不受限制的，所述围绕顶空进样装置10的环境可以是周围环境、低周围环境和压力高于环境压力的环境。在一个示例性方面，如图3所示，顶空进样装置10的通风路径可以包括与加压气体导管30流体连通的通风阀38。在这个方面，期望通风阀38可以打开和关闭，以提供加压气体导管30和围绕顶空进样装置10 的环境之间的选择性流体连通。
如图3所示，在一个示例性方面，当顶空进样装置10的通风路径包括与加压气体导管30流体连通的通风阀38时，期望用于在加压气体导管和容纳顶部空间22的瓶20之间建立流体连接的装置可以包括采样环40。在这个方面，采样环40可连接在加压气体导管30和顶部空间22之间的流体连通。在一个示例性方面，期望采样环可以连接到用于提供采样环和顶空进样装置的元件之间的选择性流体连通的通常阀，或定位在该阀内。例如， 不受限制的，采样环可以连接到多口阀(例如，六口旋转阀、多口隔膜阀等)或定位在该多口阀内。还期望采样环可以是包括多个多口阀或隔膜阀的微机械加工机电系统的一部分。 还期望采样环可以是通常的化学捕集阱，例如本说明书中所公开的这些化学捕集阱。在一些实施例中，当加压气体导管30和顶部空间22通过采样环40连接成流体连通时，采样环的所有其他口或阀关闭，图3中所示的路径中的流体处于“封闭系统”。本公开的系统中唯一的出口是阀38。如上所提到的，为了图3中所示的顶空进样装置10，通风阀38可连接与加压气体导管30的流体连通，该通风阀38用作用于顶部空间的一部分通过采样环而漏出的通风路径。但是，为了所公开的方法、系统和装置，期望可以以任何构造连接通风路径、采样环40 和加压气体导管30，只要(1)加压气体导管可连接成与瓶20的顶部空间22流体连通和(2) 采样环可连接在瓶的顶部空间与通风路径之间、并且采样环可连接成与瓶的顶部空间和通风路径流体连通。因此，在一个方面，期望通风路径可以与加压气体导管30分离和断开。可选的，在一个方面，尽管图3中未示出，顶空进样装置10可以包括通常的化学捕集阱。在这个方面，期望化学捕集阱可以定位在加压气体导管30内、通风路径38和采样环 40之间。还期望化学捕集阱可以防止试样的部分通过通风路径38漏出到大气和/或防止试样的部分损坏通风阀。在另一可选方面，尽管图3和4中未示出，顶空进样装置10、110可以包括用于调节瓶20内的试样的温度的装置。期望用于调节试样的温度的装置可以包括任何用于控制温度的通常机构，举例来说并且不受限制的，所述用于控制温度的通常机构包括热板、传统加热炉、对流加热炉、燃烧器、水浴、油浴、筒式加热器、加热套、帕尔贴装置等。在另一方面，参考图3和4，顶空进样装置10、110可以包括控制器50、150。在这个方面，控制器50、150可以适于接收来自流速传感器34、134的流速信号和来自压力传感器36、136的压力信号。如图3和4所示，控制器50、150可以经过电气通信线路53、153来接收来自流速传感器；34、134的流速信号。还是如图3和4所示，控制器50、150可以经过电气通信线路M、1M来接收来自压力传感器36、136的压力信号。在附加的方面，期望控制器50、150可以控制加压气体导管30、130的阀32、132并且与阀32、132通信。在这个方面，控制器50、150可以构造成打开和关闭阀32、132，以控制加压气体导管30、130内的压力和通过加压气体导管30、130的流速当中的至少一项。如图3-4所示，控制器50、150可以通过电气通信线路52、152与加压气体导管30、130的阀32、132通信。期望电气通信线路52、 53、54、152、153、巧4可以包括任何用于电气通信的通常装置，举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制，举例来说并且不受限制的，包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。在一个方面，当顶空进样装置10、110的控制器50、150适于接收来自压力传感器 36、136的压力信号时，控制器可以适于对来自压力传感器的压力信号和预定压力设定点进
14行比较。在这个方面，控制器50、150还可以适于通过打开和关闭阀来控制加压气体导管 30,130的阀32、132，以使得加压气体导管内的压力接近预定压力设定点。期望预定压力设定点可以高于环境压力在从约1到约100磅每平方英寸(PSi)的范围内，更优选的高于环境压力在从约5到30psi的范围内。在另一方面，预定压力设定点可以是绝对压力。在这个方面，预定压力设定点可以在从约110到约800千帕(kPa)的范围内，更优选的在从约130 到约3IOkPa的范围内。在另一方面，当顶空进样装置10、110的控制器50、150适于接收来自流速传感器 34、134的流速信号时，控制器可以适于对来自流速传感器的流速信号和预定流速设定点进行比较。在这个方面，控制器50、150还可以适于通过打开和关闭阀来控制加压气体导管 30、130的阀32、132，以使得加压气体导管内的流速接近预定流速设定点。参考101. 3kPa 和25摄氏度，期望预定流速设定点可以在从约5到约200mL/min的范围内。在另一方面，控制器50、150可以适于通过打开和关闭阀来控制加压气体导管30、 130的阀32、132，以选择性的控制通过加压气体导管的流速和加压气体导管内的压力当中的一项。因此，在这个方面，控制器50、150可以适于动态的从控制通过加压气体导管30、 130的流速转变成控制加压气体导管内的压力。例如，如本说明书所述的，对于选定的时间段或在所需条件下，控制器50、150可以适于通过打开和关闭阀来控制加压气体导管30、 130的阀32、132，以使得通过加压气体导管的流速接近预定流速设定点。在适当的时刻，如本说明书所述的，控制器50、150可以适于转变成控制加压气体导管30、130的阀32、132，以使得加压气体导管内的压力接近预定压力设定点。在附加的方面，顶空进样装置10、110的控制器50、150可以适于提供表示通过加压气体导管30、130的气体流速、加压气体导管内的气体压力、通过加压气体导管的气体流速的变化、和加压气体导管内的气体压力的变化当中的至少一项的输出。在这个方面，期望控制器50、150可以适于根据用户定义的标准来产生警报，以表征顶空进样装置10、110内存在泄漏，举例来说并且不受限制的，所述用户定义的标准例如加压气体导管30、130内测量的流率和压力。在另一方面，期望控制器50、150可以是单个装置或彼此电气通信连接的多个装置。在另一方面，顶空进样装置10、110的控制器50、150可以与用于调节瓶20内的试样的温度的装置电气通信。在这个方面，期望由用户对控制器50、150选择性的进行编程， 以所需的方式调节试样的温度。可选的，在另一方面，尽管图3中未示出，控制器50可以控制通风阀38并且与通风阀38通信。在这个方面，控制器50可以构造成打开和关闭通风阀38，以控制加压气体导管30和周围压力环境之间的连通。在另一方面，控制器50可以构造成在对瓶20进行加压之前、对顶空进样装置10 内的每个流速传感器的输出进行重置。在这个方面，期望控制器50可以构造成当加压气体导管30内存在基本为零的气体流速时使每个流速传感器的输出“归零”，从而说明会由于时间或温度而产生的流速信号测量的任何偏移。还期望通过确保在对瓶20进行加压之前使每个流速传感器归零，流速传感器可以更精确的测量较小的气体流率，并且因此可以更精确的检测瓶内和顶空进样装置10内的泄漏。如图3-4所示，在另一方面，顶空进样装置10、110可以包括通常的用户接口 80、180，举例来说并且不受限制的，所述通常的用户接口 80、180例如具有键盘和监视器的计算机。在这个方面，顶空进样装置10、110的用户接口 80、180可以与控制器50、150电气通信。在一个方面，用户接口 80、180可以构造成显示控制器50、150的输出。在另一方面，用户接口 80、180可以构造成接收来自顶空进样装置10、110的用户的至少一个输入。在这个方面，期望来自用户的至少一个输入可以包括对应于控制器50、150的输出的用于操作顶空进样装置10、110的指令。还期望来自用户的至少一个输出可以包括用于操作顶空进样装置10、110的指令，举例来说并且不受限制的，所述指令包括在加压气体导管30、130内要实现和/或维持的所选气体压力和流率，例如本说明书中所述的预定压力设定点和预定流速设定点。在一些方面，控制器50、150和/或用户接口 80、180可以包括用于将来自用户的输入转变成所需格式的装置。在示例性方面，期望当用户接口 80、180接收与加压气体导管内的压力或流率相对应的来自用户的输入时，用户接口和/或控制器50、150可以构造成将输入转变成用于控制顶空进样装置10、110的操作的所需格式。举例来说并且不受限制的， 当用户接口 80、180接收与计示压力单元或参考1个大气压(例如，磅每平方英寸(psi)、 Ua或巴(bar))的压力单元中的预定压力设定点相对应的、来自用户的输入，期望用户接口和/或控制器50、150可以将输入转变成具有所需格式的压力值，例如绝对压力值或使用所选校正因子计算的值。在一个示例性方面，参考图3-4，用户接口 80、180和顶空进样装置10、110的控制器50、150当中的至少一个可以具有用于存储于各个试样相对应的数据文件。在这个方面， 当顶空进样装置10、110的控制器50、150的输出表示顶空进样装置中泄漏时，期望控制器 50、150可以构造成将泄漏存储进用户接口 80、180和控制器当中的至少一个的存储器中。 当控制器50、150的输出表示泄漏时，还期望控制器50、150可以构造成在用户接口 80、180 和控制器当中的至少一个的存储器中标记相应的数据文件。还期望地，当控制器50、150的输出表示泄漏时，顶空进样装置10、110的用户可以使输入进入用户接口 80、180，以指示是否应当继续进行对具体试样的采样和/或分析。例如，当顶空进样装置10、110构造成对不同瓶的序列的顶部空间进行采样时，用户可以使输入进入用户接口 80、180，以指示是否顶空进样装置应当继续对瓶20的顶部空间22进行采样和/或分析。如图4所示，在一个可选的方面，顶空进样装置110可以包括传送导管160，所述传送导管160用于提供加压气体导管130和瓶20之间的流体连通。在附加的方面，参考图 4，期望顶空进样装置110可以包括用于在传送导管160和容纳顶部空间22的瓶20之间建立流体连通的装置。在一个方面，用于在传送导管160和顶部空间22之间建立流体连通的装置可以包括针沈，所述针沈具有与传送导管流体连通的孔。在这个方面，期望隔膜M可以构造成形成密封件，在将针插入瓶20的顶部空间22之后所述密封件围绕针26。期望任何用于建立流体连通的通常装置可以用于建立传送导管160和顶部空间22之间的流体连通。举例来说并且不受限制的，用于在传送导管160和容纳顶部空间22的瓶20之间建立流体连通的装置可以包括用于通过多个导管选择性取样的流速选择阀、以及用于连接到瓶的可再密封阀。在另一方面，参考图4，控制器150可以适于对来自流速传感器134的流速信号与加压气体的预期流率进行比较。在加压气体导管130内的压力基本稳定之后，期望控制器 150可以对流速信号与预期流率进行比较。如本说明书所述，当在加压气体导管130内实现预定压力设定点时，还期望控制器150可以对流速信号与预期流速进行比较。在一个方面， 加压气体的预期流率可以在从约1到约15毫升每分钟(mL/min)的范围内。期望预期流率可以对应于在没有泄漏的情况下加压气体导管130内应当产生的流率。更具体的，在一个示例性方面，加压气体的预期流率可以对应于在顶部空间22、传送导管160和加压气体导管130之间建立流体连通之前、加压气体的监测流率。在附加的方面，顶空进样装置110可以包括用于限制气流从加压气体导管130流到传送导管160的装置。在这个方面，期望地， 在测量预期流率的过程中，可以限制加压气体导管130和传送导管160之间的气体流速。在一些方面，控制器50、150可以包括处理器。在这个方面，可以对处理器进行编程，以使得处理器根据软件、固件、现场可编程门阵列(FPGA)代码当中的至少一个来运行。 期望控制器50、150可以包括存储器，所述存储器构造成存储控制处理器的操作的软件、固件和FPGA代码。可替换的，控制器50、150可以与存储软件、固件和FPGA代码的外部计算机通信。在一个方面，软件、固件和FPGA代码当中的至少一个可以指示控制器50、150，以如本说明书所述的检测泄漏。在附加的方面，控制器50、150可以构造成在存储器中记录对泄漏的检测。在这个方面，期望对检测到的泄漏的记录可以使得系统的用户能够识别出不应当包括在试样的分析中的结果。在另一方面，软件、固件和FPGA代码当中的至少一个可以指示控制器50、150，以预定方式响应泄漏的检测。在这个方面，期望响应对泄漏的检测的预定方式可以包括下列至少一项提示用户进行指示；中止对试样的分析并进入到下一试样；继续进行对试样的分析；中止对试样的所有分析；激活警报；将警报电子邮件发送到期望的接收者；打开顶空进样装置10内的至少一个阀；和关闭顶空进样装置10内的至少一个阀。在另一发明，期望控制器50、150可以与键盘通信。在这个方面，用户可以使用键盘输入用于由处理器50、150进行处理的信息。在另一方面，控制器50、150可以与通常的显示器通信。在这个方面，控制器50、150可以构造成显示在本说明书中公开的输出。如上所述，期望顶空进样装置10、110可以构造成不仅在装置自身内部检测泄漏， 而且在瓶20内、在顶空进样装置与瓶之间的连接处、在采样环40中、和在顶空进样装置内的阀(例如，通风阀38)中检测泄漏。因此，期望顶空进样装置10、110可以构造成当在针 26的装配处产生外部泄漏时进行检测，所述针沈穿入容纳试样的瓶20的隔膜24。类似的，期望顶空进样装置10、110可以构造成当瓶20具有卷曲不良的盖时或者当试样另外的暴露于周围压力环境时进行检测。在一些实施例中，加压气体导管130可连接到顶空分析器(由图4中的/表示)。因此，图4中所示的流体路径可以是“开放系统”，因为在如本说明书所述检测泄漏的过程中，顶空进样装置中的流体可以流入顶空分析器中。结果，也可以检测顶空分析器中的泄漏。当检测进样装置内的泄漏时，期望在顶空分析器和顶空进样装置之间可以选择性的阻挡流体连通。然后，在进样装置和顶空分析器之间可以打开流体连通，并且可以检测附加的泄漏。在其他方面，如图5A-6所示，还公开了用于对来自瓶20的顶部空间22的气体试样进行分析的顶空分析系统。在这些方面，顶空分析系统可以构造成使用加压气体来分析气体试样。在一个方面，如图5A-5B所示，顶空分析系统400可以包括顶空进样装置400和顶空分析器420。在这个方面，如在本说明书中参考顶空进样装置10所述的，期望顶空分析系统400的顶空进样装置400可以包括加压气体导管430、流速传感器434、压力传感器436、通风阀438、用于在加压气体导管430和容纳顶部空间22的瓶20之间建立流体连通的装置、控制器450、和电气通信线路452、453、454，所述加压气体导管430具有入口 431和阀 432。在一个方面，如在本说明书中参考顶空进样装置10所述的，用于在加压气体导管430 和瓶20之间建立流体连通的装置可以包括采样环440。如图5A所示，当加压气体导管连接到采样环440时，加压气体流过加压气体导管430、流过采样环440并进入瓶20中。在另一方面，如参考顶空进样装置10所述的，用于在加压气体导管430和瓶20之间建立流体连通的装置可以包括针沈，所述针沈具有与加压气体导管流体连通的孔。如图5A-5B所示，在一个方面，顶空分析系统可以包括载气导管422。在这个方面， 载气导管422可以具有用于接收载气的入口 423。在一些方面，顶空分析器420可以构造成分析来自瓶20的顶部空间22的试样。更具体地，顶空分析器420可以构造成接收来自顶空进样装置410的顶空试样、将顶空试样发送到分析装置中用于分析、并检测和报告分析的结果。分析装置可以是不由顶空分析器420 提供的用户可选择组件(例如，气相色谱柱)。通常，在分析系统400运行之前，用户选择柱，并将该柱转入顶空分析器420中。在通过气相色谱柱对试样进行分析之前，试样的组成部分穿过顶空分析器420中的检测器，以用于检测。在某些实施例中，顶空分析器420可以包括质谱仪。可以通过质谱仪直接分析和检测试样，而在质谱分析之前不需要单独的步骤。 可替换地，可以首先通过色谱柱来分析试样，之后通过质谱仪进行进一步的分析和检测。在另一示例性方面，如图5A-5B所示，分析装置可以包括分析柱424，举例来说并且不受限制的，所述分析柱例如色谱柱。在另一方面，顶空分析器420的检测器可以包括色谱检测器426。在这个方面，色谱检测器4 可以与分析柱4 流体连通。期望色谱分析器可以构造成产生表示瓶20内的顶部空间22的组成部分的输出信号。在另一方面，顶空分析器420可以包括色谱分析器428，所述色谱分析器似8适于接收和处理来自色谱检测器 426的输出信号。如图5A-5B所示，色谱检测器似6可以经过电气通信线路427与色谱分析器4 通信。在另一方面，如本说明书所述的，顶空分析器420可以包括控制器460。在这个方面，控制器460可以经过电气通信线路462来控制顶空分析器的组成部分(例如，色谱分析器428)并与所述顶空分析器的组成部分通信。期望电气通信线路427和462可以包括任何用于电气通信的通常装置，举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制，举例来说并且不受限制的，包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。尽管图5A-5B未示出，期望控制器450和460可以与本说明书中所述的一个或多个用户接口通信。在这些方面，期望顶空进样装置410可以包括通风路径。还期望的，顶空进样装置 410的采样环440可连接成实现通风路径和顶部空间22之间、或采样环440和顶空分析器 420之间的流体连通。为了图5A-5B，通风阀438可连接成与加压气体导管430流体连通，该通风阀438用作用于顶部空间的一部分通过采样环440而漏出的通风路径。但是，为了所公开的方法、系统和装置，期望可以以任何构造连接通风路径、采样环440和加压气体导管 430，只要(1)加压气体导管可连接成与瓶20的顶部空间22流体连通和( 采样环可连接在瓶的顶部空间与通风路径之间、并且采样环可连接成与瓶的顶部空间和通风路径流体连通。因此，在一个方面，期望通风路径可以与加压气体导管430分离和断开。在其他方面， 如图5A-5B所示，当采样环440可连接顶部空间22与通风阀438之间、和顶部空间22与加压气体导管430之间的流体连通时，采样环440可连接成实现加压气体导管430和顶部空间22之间、或采样环与顶空分析器420之间的流体连通。还期望采样环可连接成实现采样环与载气导管422之间的流体连通。还期望的，当采样环440与顶空分析器420流体连通时，载气导管422可以通过采样环440与顶空分析器流体连通。因此，如图5A-5B所示，在一个示例性方面，采样环440可连接成实现加压气体导管430与顶部空间422之间的流体连通、或载气导管422与分析柱4M之间的流体连通。在一个方面，期望顶空进样装置410 的采样环通过通风路径可连接成与周围压力环境流体连通。在这个方面，还期望周围压力环境可以是环境压力环境、低环境压力环境、或压力高于环境压力的环境。如图5B所示，当载气导管422连接到采样环440时，载气流过载气导管、流过采样环、并且进入分析柱似4 中。如图5A所示，当加压气体导管430连接到采样环440时，载气导管不与采样环流体连
ο与加压气体一样，期望载气可以是基本非反应性或惰性的任何气体。因此，举例来说并且不受限制的，期望载气可以是氦气、氢气、氮气、氩气等。在一个示例性方面，期望载气可以是甲烷和氩气的混合物，举例来说并且不受限制的，氩气中5%的甲烷。因此，如本说明书所述的，还期望载气与加压气体具有相同的化学特性。但是，还期望载气可以与加压气体具有不同的化学特性。在一个方面，还期望加压气体和载气可以在顶空分析系统400内用作不同的目的。例如，为了顶空分析系统400，加压气体可以用于对加压气体导管430和容纳顶部空间的瓶22加压，而载气可以用于将采样环440内的气体试样的至少一部分传送至顶空分析器420。在附加的方面，期望顶空分析系统400的顶空分析器420可以包括任何可以对气态试样进行测量的分析装置，举例来说并且不受限制的，所述分析装置包括气相色谱仪、质谱仪、气相红外光谱仪、传感器阵列等。在另一方面，期望顶空分析器420可以构造成灾化学捕集阱中捕集瓶20的顶空组成部分，举例来说并且不受限制的，所述化学捕集阱例如活性炭、Tenax 、冷指(cold finger)等。在这个方面，捕集的顶空组成部分可以被热解吸成气相、或由使用通常方法的液体来热解吸。还期望地，当如上所述顶空组成部分解吸在液体中时，顶空分析器420可以包括任何可以对液体试样进行测量的分析装置，举例来说并且不受限制的，所述分析装置包括高性能液相色谱仪、液体光谱仪等。可选的，在另一方面，如图5A-5B所示，顶空分析系统400可以包括系统控制器 470。在这个方面，期望系统控制器470可以与顶空进样装置410的控制器450和顶空分析器420的控制器460当中的至少一个通信，从而提供对顶空分析系统400的整体控制。期望系统控制器470可以通过电气通信线路472与顶空进样装置410的控制器450通信。还期望系统控制器470可以通过电气通信线路474与顶空分析器420的控制器460通信。还期望系统控制器470可以是构造成与顶空进样装置410和顶空分析器420通信的任何通常的电气通信系统，例如在本说明书中描述的控制器。在一个方面，顶空进样装置410的控制 450可以通过电气通信线路455与顶空分析器420的控制器460通信。期望电气通信线路 455、472和474可以包括任何用于电气通信的通常装置，举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制，举例来说并且不受限制的， 包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。在附加的方面，系统控制器470可以通过电气通信线路476与本说明书中所述的用户接口 480通信。期望电气通信线路476可以包括任何用于电气通信的通常装置，举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制， 举例来说并且不受限制的，包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。还期望用户接口 480可以构造成显示系统控制器470的输出。在另一方面，期望用户接口 480可以构造成接收来自顶空分析系统400的用户的至少一个输入。在这个方面，期望来自用户的至少一个输入可以包括用于操作顶空进样装置410的指令，例如，与系统控制器470的输出相对应的指令。还期望来自用户的至少一个输入可以包括用于操作顶空分析器420的指令，例如，与系统控制器470的输出相对应的指令。在一个示例性方面，顶空分析系统400的用户接口 480可以具有用于存储与各个试样相对应的数据文件的存储器。在这个方面，用户接口 480可以构造成结合由对具体试样的采样和分析而产生的、来自顶空进样装置410和顶空分析器420的输出。在可替换的方面，如图6所示，顶空分析系统500可以包括顶空进样装置510和顶空分析器520。在这个方面，如在本说明书中参考顶空进样装置10所述的，期望顶空分析系统500的顶空进样装置510可以包括加压气体导管530、流速传感器534、压力传感器536、 传送导管560，用于在传送导管560和容纳顶部空间22的瓶20之间建立流体连通的装置、 控制器550、和电气通信线路552、553、554，所述加压气体导管530具有入口 531和阀532。在一些方面，顶空分析器520可以构造成对来自瓶20的顶部空间22的试样进行分析。更具体地，顶空分析器520可以构造成接收来自顶空进样装置510的顶空试样、将液态试样发送到分析装置中用于分析、并检测和报告分析的结果。分析装置可以是不由顶空分析器520提供的用户可选择组件(例如，气相色谱柱)。通常，在分析系统500运行之前， 用户选择柱，并将该柱转入顶空分析器520中。在通过气相色谱柱对试样进行分析之后，试样的组成部分穿过顶空分析器520中的检测器，以用于检测。在某些实施例中，顶空分析器 520可以包括质谱仪。可以通过质谱仪直接分析和检测试样，而在质谱分析之前不需要单独的步骤。可替换地，可以首先通过色谱柱来分析试样，之后通过质谱仪进行进一步的分析和检测。在一个示例性方面，如图6所示，分析装置可以包括分析柱524，举例来说并且不受限制的，所述分析柱例如色谱柱。在这个方面，分析柱5M可以与加压气体导管530流体连通。在另一方面，顶空分析器520的检测器可以包括色谱检测器526。在这个方面，色谱检测器5 可以与分析柱5 流体连通。期望色谱分析器可以构造成产生表示瓶20内的顶部空间22的组成部分的输出信号。在另一方面，顶空分析器520可以包括色谱分析器528， 所述色谱分析器5 适于接收和处理来自色谱检测器5 的输出信号。在这个方面，期望色谱分析器5 可通过电气通信线路527与色谱检测器5 通信。在另一方面，如本说明书所述的，顶空分析器520可以包括控制器560。在这个方面，控制器560可以经过电气通信线路542来控制顶空分析器520的组成部分(例如，色谱分析器528)并与所述顶空分析器的组成部分通信。期望电气通信线路527和542可以包括任何用于电气通信的通常装置， 举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制，举例来说并且不受限制的，包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。尽管图6 未示出，期望控制器540和550可以与本说明书中所述的一个或多个用户接口通信。在附加的方面，期望顶空分析系统500的顶空分析器520可以包括任何可以对气态试样进行测量的分析装置，举例来说并且不受限制的，所述分析装置包括气相色谱仪、质谱仪、气相红外光谱仪、传感器阵列等。在另一方面，期望顶空分析器520可以构造成在化学捕集阱中捕集瓶20的顶空组成部分，举例来说并且不受限制的，所述化学捕集阱例如活性炭、Tenax 、冷指(cold finger)等。在这个方面，捕集的顶空组成部分可以被热解吸成气相、或由使用通常方法的液体来热解吸。还期望地，当如上所述顶空组成部分解吸在液体中时，顶空分析器520可以包括任何可以对液态试样进行测量的分析装置，举例来说并且不受限制的，所述分析装置包括高性能液相色谱仪、液体光谱仪等。在另一方面，如参考顶空进样装置10所述的，用于在传送导管560和瓶20之间建立流体连通的装置可以包括针沈，所述针沈具有与传送导管流体连通的孔。为了顶空分析系统500，期望加压气体可以起到通常的加压气体的作用以及通常的载气的作用。因此，为了顶空分析系统500，加压气体可以用于对加压气体导管530和容纳顶部空间的瓶22加压。此外，加压气体可以用于将来自瓶22的顶部空间20的至少一部分传送至顶空分析器520。可选的，在另一方面，如图6所示，顶空分析系统500可以包括系统控制器570。在这个方面，期望系统控制器570可以与顶空进样装置510的控制器550和顶空分析器520 的控制器MO当中的至少一个通信，从而提供对顶空分析系统500的整体控制。期望系统控制器570可以通过电气通信线路572与顶空进样装置510的控制器550通信。还期望系统控制器570可以通过电气通信线路574与顶空分析器520的控制器540通信。还期望系统控制器570可以是构造成与顶空进样装置510和顶空分析器520通信的任何通常的电气通信系统，例如在本说明书中描述的控制器。在一个方面，顶空进样装置510的控制器550 可以通过电气通信线路545与顶空分析器520的控制器540通信。期望电气通信线路M5、 572和574可以包括任何用于电气通信的通常装置，举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制，举例来说并且不受限制的，包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。在附加的方面，如图6所示，系统控制器570可以通过电气通信线路576与本说明书中所述的用户接口 590通信。期望电气通信线路576可以包括任何用于电气通信的通常装置，举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制，举例来说并且不受限制的，包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。 还期望用户接口 590可以构造成显示系统控制器570的输出。在另一方面，期望用户接口 590可以构造成接收来自顶空分析系统500的用户的至少一个输入。在这个方面，期望来自用户的至少一个输入可以包括用于操作顶空进样装置510的指令，例如，与系统控制器570 的输出相对应的指令。还期望来自用户的至少一个输入可以包括用于操作顶空分析器520 的指令，例如，与系统控制器570的输出相对应的指令。在一个示例性方面，顶空分析系统 500的用户接口 590可以具有用于存储与各个试样相对应的数据文件的存储器。在这个方面，用户接口 590可以构造成结合由对具体试样的采样和分析而产生的、来自顶空进样装置510和顶空分析器520的输出。尽管前面的说明书中公开了本发明的多个实施例，但是应当理解，受益于前面的描述和相关附图中给出的教导，本发明所述领域的技术人员将想到本发明的修改和其他实施例。因此应当理解，本发明不限于上文中公开的具体实施例，很多修改和其他实施例也将
21包括在权利要求书的范围内。此外，尽管在本说明书中以及在权利要求书中采用了具体术语，但是只是在总称和描述意义上使用这些术语，而不是为了限制所述发明或权利要求书。
权利要求
1.一种用于检测顶空进样装置中的泄漏的方法，所述顶空进样装置具有加压气体导管和瓶，所述加压气体导管具有用于接收加压气体的入口，所述瓶具有顶部空间，所述方法包括如下步骤用所述加压气体对所述加压气体导管进行加压；监测所述加压气体导管内的气体压力；监测通过所述加压气体导管的所述加压气体的流率；建立所述顶部空间和所述加压气体导管之间的流体连通；和根据所述加压气体导管内的所述气体压力和所述加压气体的所述流率当中的至少一项，确定是否存在泄漏。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用采样环来建立所述顶部空间和所述加压气体导管之间的流体连通。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述加压气体导管进行加压的步骤包括在第一流率下用所述加压气体将所述加压气体导管加压到接近预定压力设定点，并且，在所述顶部空间和所述加压气体导管之间建立流体连通之后，所述气体压力未实现所述预定压力设定点表示泄漏。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括使所述气体压力能够基本稳定，其中，在所述气体压力稳定之后的非零流率表示泄漏。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预定压力设定点在从约IlOkPa的绝对压力到约800kPa的绝对压力的范围内。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，在101.3kPa和25摄氏度的基准下，所述第一流率在从约5到约200mL/min的范围内。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述加压气体导管进行加压的步骤包括在所述顶部空间和所述加压气体导管之间建立流体连通之后，用所述加压气体将所述加压气体导管加压到第一压力，其中，实现所述第一压力之后的非零流率表示泄漏。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一压力在从约IlOkPa的绝对压力到约 800kPa的绝对压力的范围内。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，对所述加压气体导管进行加压的步骤包括在第一流率下用所述加压气体将所述加压气体导管加压到所述第一压力。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在101.和25摄氏度的基准下，所述第一流率在从约5到约200mL/min的范围内。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述顶空进样装置包括流速传感器，所述流速传感器用于对穿过所述加压气体导管的所述加压气体的所述流率进行测量，所述方法还包括下列步骤在用所述加压气体对所述加压气体导管进行加压的步骤之前，对所述流速传感器的输出进行重置。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述顶部空间与顶空分析器流体连通，其中，通过传送导管来建立所述顶部空间与所述加压气体导管之间的流体连通，所述传送导管设置在所述加压气体导管和具有所述顶部空间的所述瓶之间，所述方法还包括如下步骤使所述加压气体导管内的所述气体压力能够基本稳定；和对在所述气体压力稳定之后所述加压气体的所述流率与所述加压气体的预期流率进行对比，其中，大于所述预期流率的流率表示泄漏，其中，所述加压气体的所述预期流速对应于在建立所述顶部空间、所述传送导管和所述加压气体导管之间的流体连通的步骤之前对穿过所述加压气体导管的所述加压气体监测的流率。
13.一种用于使用加压空气对来自瓶的顶部空间的气体试样进行取样的顶空进样装置，所述顶空进样装置包括加压气体导管，其构造成与所述瓶流体连通，所述加压气体导管包括入口，用于接收所述加压气体；和阀，用于控制穿过所述加压气体导管的气体的流速；流速传感器，其用于测量穿过所述加压气体导管的气体流速，所述流速传感器产生表示所述气体流速的流速信号；压力传感器，其用于测量所述加压气体导管内的气体压力，所述压力传感器产生表示所述气体压力的压力信号；和控制器，其适于接收来自所述流速传感器的所述流速信号和来自所述压力传感器的所述压力信号，所述控制器与所述加压气体导管的所述阀通信，并通过打开和关闭所述加压气体导管的所述阀来控制所述阀，以对穿过所述加压气体导管的所述流速和所述加压气体导管内的所述压力当中的一项进行选择性的控制。
14.根据权利要求13所述的顶空进样装置，其中，所述控制器适于把来自所述压力传感器的所述压力信号与预定压力设定点进行对比，所述控制器还适于通过打开和关闭所述加压气体导管的所述阀来控制所述阀，以使得所述加压气体导管内的压力接近所述预定压力设定点。
15.根据权利要求13所述的顶空进样装置，其中，所述控制器适于把来自所述流速传感器的所述流速信号与预定流速设定点进行对比，所述控制器还适于通过打开和关闭所述加压气体导管的所述阀来控制所述阀，以使得所述加压气体导管内的流率接近所述预定流速设定点。
16.根据权利要求13所述的顶空进样装置，还包括传送导管，所述传送导管用于提供所述加压气体导管和所述瓶之间的流体连通，其中，在所述加压气体导管内的所述气体压力稳定之后，所述控制器构造成把所述加压气体的所述流率与所述加压气体的预期流率进行对比。
17.根据权利要求13所述的顶空进样装置，还包括与所述加压气体导管流体连通的采样环和通风阀，所述采样环可连接成与所述加压气体导管和所述顶部空间流体连通。
18.—种包括根据权利要求13所述的顶空进样装置的分析系统，还包括顶空分析器， 所述顶空分析器构造成接收来自所述顶空进样装置的顶空试样并将所述顶空试样传送到分析装置以用于分析，所述顶空分析器包括检测器，所述检测器构造成产生表示所述顶空试样内的组分的输出信号。
19.根据权利要求18所述的分析系统，还包括采样环，所述采样环可连接成使所述加压气体导管和所述顶部空间之间或所述采样环与所述顶空分析器之间能够流体连通。
20.根据权利要求19所述的顶空分析系统，其中，所述顶空分析系统包括载气导管，所述载气导管具有用于接收载气的入口，所述载气导管可连接成与所述采样环流体连通，以使得当所述采样环与所述顶空分析器流体连通时，所述载气导管通过所述采样环而与所述顶空分析器流体连通。
全文摘要
本发明涉及顶空进样装置和用于检测顶空进样装置中的泄漏的方法。本发明涉及用于检测顶空进样装置中的泄漏的方法和系统。用于检测顶空进样装置中的泄漏的一个示例性方法包括在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通。在对顶部空间加压的过程中，在加压气体导管内监测气体压力和流率。使用监测气体压力和流率的变化来评估是否在顶空进样装置或容纳顶部空间的瓶内存在泄漏。一个示例性的顶空进样装置包括用于接收加压气体的导管、用于测量导管内的气体流速和压力的流速和压力传感器、通风阀、用于控制穿过导管的气体流速的压力阀、和用于处理和控制压力和穿过导管的流速的控制器。
文档编号G01N30/20GK102539086SQ20111030429
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年10月29日
发明者罗伯特·C·亨德森 申请人:安捷伦科技有限公司