具有对于配合设备的平面连接的气相色谱仪柱体连接的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]气相色谱仪(Gas chromatography,GC)用于分析和检测气态或汽化样品中的许多种不同物质的存在。气相色谱分析的作用是分离化学样品的组分，并检测这些组分的存在并且经常检测这些组分的量。分离通常利用毛细管柱体完成。该柱体本质上是在与样品相互作用以分离组分的内侧上具有涂层的一片熔融硅石英管体。最普通类型的GC柱体用熔融石英制成，并且具有范围为0.700mm到0.350mm的外径。
[0002]GC柱体必须与GC系统的其它组件配合，并且配合的柱体必须密封成使得气体基本不能从环境中泄露到柱体或配合设备中，或者从GC柱体泄露到环境中。
[0003]许多已知的对于GC柱体的密封是通过如下这样形成的:将相对软的材料压到柱体周围的封闭空间，使得材料径向变形到柱体外径(由此形成一密封)并且轴向变形到配合设备的锥形表面上(由此形成另一个密封)。在实践中，软材料是套圈的形式，并且用聚酰亚胺、石墨、这些材料的混合物、或者非常软的金属制成。这种套圈由被旋转使得其被强制轴向移动的螺帽压缩。这沿着柱体推动套圈并且进入配合设备的锥形封闭空间。
[0004]众所周知，柱体延伸超过套圈的端部一定距离。在已知的GC系统中，终端用户设定柱体延伸超过套圈的端部的距离。在大多数GC入口或检测器中，柱体的端部的位置对于GC系统的性能来说很重要。该位置由柱体端部与套圈末梢的距离确定。该距离对每个入口或检测器是不同的。不适当地设置柱体端部超过套圈的距离引起的柱体的错位可能影响GC系统的性能。
[0005]另外，由于一些“软”套圈材料可能进入柱体的端部并且污染物柱体，在柱体插入通过套圈之后必须加以修整。可能从外部源产生其它污染物(例如，当用户手指在安装过程期间不可避免地接触套圈和柱体的端部时)。这种污染物可能进一步影响GC系统的样品分析的精度。
[0006]此外，在已知的GC系统中，柱体螺帽用于将柱体固定到套圈。紧固柱体螺帽的人为错误可能影响GC系统的性能。柱体螺帽的紧固不足将导致无效密封并且GC系统容易泄露。相反，柱体螺帽的过于紧固可能径向地压迫柱体，引起柱体破裂，从而影响GC系统的密封和性能。软金属密封设计的近来改善减小了这种问题，但是柱体的端部仍然必须仔细修整到正确的长度并且平切以具有适当的性能。
[0007]因此，需要的是至少克服上述已知结构的缺点的装置。
【附图说明】
[0008]当与附图一起阅读时，本教导从以下详细描述中得到最好地理解。特征不一定按比例绘制。在可行的情况下，相同的附图标记指代相同的特征。
[0009]图1是根据代表性实施方式的GC系统的简化框图。
[0010]图2A是根据代表性实施方式的配合件的立体视图。
[0011]图2B是根据代表性实施方式的包括两个配合件的装置的立体视图。
[0012]图3是根据代表性实施方式的配合件的剖面视图。
[0013]图4是根据代表性实施方式的配合件的立体视图。
[0014]图5是根据代表性实施方式的配合件的剖面视图。
[0015]图6是根据代表性实施方式的使用配合件耦接到GC柱体的微流体设备的立体视图。
[0016]术语定义
[0017]要理解，这里使用的术语仅仅是用于描述特定的实施方式的目的，而不是意在限制。所定义的术语应当增大到本教导的技术领域中通常所理解和接受的限定性术语的技术和科学意义。
[0018]如说明书和所附权利要求书中使用的，术语“一”、“一种”和“所述”包括单个和多个指代对象，除非上下文清楚地另有说明。因此，例如，“一种设备”包括一个设备和多个设备。
[0019]如说明书和所附权利要求书中使用的并且除了其通常意思之外，术语“基本上”或“实质上”意味着具有可接受的极限或程度。例如“基本上取消”意味着本领域技术人员认为取消是可接受的。
[0020]如说明书和所附权利要求书中使用的并且除了其通常意思之外，术语“几乎”意味着在本领域普通技术人员可接受的限制或量之内。例如“几乎相同”意味着本领域普通技术人员将会认为正在比较的项目是相同的。
【具体实施方式】
[0021]在下面的详细描述中，为了说明而不是限制的目的，阐述公开特定细节的代表性实施方式，以便提供对本教导的透彻理解。为了避免使示例性实施方式的描述模糊，已知系统、设备、材料、操作方法和制造方法的描述可能被省略。虽然如此，可以根据代表性实施方式使用本领域普通技术人员的知识范围内的系统、设备、材料和方法。
[0022]一代表性实施方式针对于用于将GC柱体流体地耦接到另一结构的配合件(fitting)。所述配合件包括:第一端，所述第一端构造成容纳其中设置有管状元件的套圈，所述管状元件沿着第一方向定位；以及第二端，所述第二端流体地连接到第一端，并且具有开口以便沿着与第一方向不同的第二方向从所述管状元件提供流体。所述第二端包括一实质上的平面部分，并且所述平面部分构造成形成对于GC系统的另一元件的基本上气体不可渗透的密封。除了其它益处之外，特定实施方式的配合件允许GC柱体到面密封的终止(terminat1n)，同时该终止在供终端用户使用之前完成。有利的是，本教导针对于一种配合件，所述配合件消除了终端用户形成对于熔融石英柱体的密封的需要，并且相应地消除了终端用户操纵套圈并且将柱体修整到正确长度的需要。相比于已知的套圈密封，代表性实施方式的配合件实现的面密封确保了对于系统的其它部分的有效密封更容易和更可靠。GC系统的其它组件可以设计成使用面密封。在管体确实需要放置到入口或者检测器中的情况下，面密封可以设计和制造成尺寸精确的管体以使得用户不需要做关键的调整。
[0023]在另一代表性实施方式中，公开了用于将GC柱体流体地耦接到另一结构的装置。所述装置包括:第一配合件，所述第一配合件包括:第一端，所述第一端构造成容纳其中设置有管状元件的套圈，所述管状元件沿着第一方向定位；第二端，所述第二端流体连接到第一端。所述第二端包括第一实质上的平面部分，所述第二端包括开口以便沿着实质上垂直于第一方向的第二方向从所述管状元件提供流体。所述装置还包括:第二配合件，其包括:第一端和流体地连接到所述第一端的第二端，并且所述第二配合件的第二端包括第二实质上的平面部分。所述第一配合件的第二平面部分构造成形成对于所述第二配合件的第二平面部分的实质上的气体不能渗透的密封。
[0024]如本领域普通技术人员在回顾本申请时所理解的那样，除了其它优点之外，代表性实施方式的配合件允许终端用户通过可靠的面密封从柱体到GC系统的其它元件进行连接，而不需要处理套圈或者调整柱体长度。图1是根据代表性实施方式的GC系统100的简化框图。对于本领域普通技术人员来说，GC系统100的许多方面是已知的。因此，省略了GC系统100的特定已知组件的细节。在特定的例子中，标出了可以实施的已知组件的代表性示例，但是是为了说明目的呈现，而不意在以任何方式限制。
[0025]所述GC系统包括样品入口 101，例如注射样品入口。所述样品入口 101流体耦接到污染物捕集器102。所述污染物捕集器102流体地耦接到柱体103，所述柱体103可以是气相色谱仪中有用的多种柱体之一。在一实施方式中，所述污染物捕集器102可以如同时提交的共同拥有的美国专利申请(律师案号20130188-01)中描述的那样，其公开通过引用的方式特别并入这里。注意，包括污染物捕集器102纯粹是说明性的，本教导考虑用于这样的GC系统:其不包括污染物捕集器，或者不包括微流体污染物捕集器，如刚在上面引用的申请中描述的那样。
[0026]柱体103将化学样品的组分分开。柱体103可以是包括管体的内部部分上具有涂层的一片熔融石英管体(未示出)的毛细管柱体，所述管体与来自样品入口 101的样品互作用以分离化学样品的组分。此柱体103的尺寸变化，但典型的内径的范围为10um到530um。典型的长度的范围为5米到60米。如下文结合代表性实施方式详细描述的那样，所述污染物捕集器102是微流体污染物捕集器，其构造成捕获来自样品入口 101的样品中的污染物并且防止所捕获的污染物到达柱体