一种用于全二维与一维气相色谱切换的切换装置的制作方法

本实用新型涉及分析仪器技术领域，具体来讲是一种全二维气相色谱仪在全二维和一维之间切换的装置。

背景技术：

全二维气相色谱(Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatography,简称GC×GC)是上世纪九十年代在传统的一维气相色谱基础上发展起来的一种新的色谱分析技术。其主要原理是把分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串联方式连接，中间装有一个调制器,经第一根柱子分离后的所有馏出物在调制器内进行浓缩聚集后以周期性的脉冲形式释放到第二根柱子里进行继续分离，最后进入色谱检测器。这样在第一维没有完全分开的组分(共馏出物)在第二维进行进一步分离，达到了正交分离的效果。然而某些情形下使用者想要关闭这台全二维气相色谱仪器的全二维功能，仅使用第一根色谱柱运行传统一维气相色谱的方法。但由于全二维气相色谱比传统一维气相色谱多了调制器和第二根柱子，妨碍了用户直接运行传统一维气相色谱的方法：

1.连接在流路中的第二根柱子的固定相、内径尺寸往往与第一根柱子有着巨大差别，直接运行传统一维气相色谱的方法会对第一根柱子的分离结果重新混合、分离，产生较大干扰，造成组分保留时间和流出顺序相比纯粹的一根柱子的结果不可预计；

2.调制器部分是连接在流路中的，被分析物必然流经调制器。有的调制器其流路经过炉膛外，非运行状态无法保持适当温度，造成流路中的被分析物被阻滞在冷却的调制器管路中，无法顺利流出。

本实用新型提出了一种全二维气相色谱仪在全二维气相色谱和一维气相色谱之间可自动切换，无需拆装改变流路的方案。大大方便了用户用一台仪器交替使用全二维气相色谱和一维气相色谱的需求。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种全二维气相色谱仪在全二维和一维之间的切换装置和方法的方案，克服了现有技术中的不足，具有切换简便、分离结果可靠、避免组分保留时间和流出顺序相比纯粹的一根柱子的结果发生明显变化或被分析物阻滞无法顺利流出等优点。

首先，本实用新型将全二维气相色谱仪在全二维和一维之间切换时，无需拆装改变流路，只需切换一次切换开关的状态,如果拆装改变流路，会造成管路被截短、密封卡套失效需更换以及漏气风险，本方案规避了上述不足；

其次，切换到一维气相色谱时，被分析物不流经二维柱，不会受二维柱干扰，改变分离顺序，结果可靠、可预计，等同于仅使用一根一维柱进行的标准一维气相色谱分析；

再者，切换到一维气相色谱时，被分析物避免流经调制器从而避免造成流路中的被分析物被阻滞在冷却的调制器管路中无法顺利流出。

为实现本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种用于全二维与一维气相色谱切换的切换装置，包括补气模块、切换开关、第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第一气阻和第二气阻，其中：

第二接口的第一端与第二气阻的第一端通过第一管路相连，第二气阻的第二端通过第二管路与第三接口的第一端相连；补气模块的出口通过第三管路与切换开关的进口相连，切换开关的第一出口通过第四管路与第一管路在第一节点连接，切换开关的第二出口通过第五管路与第一管路在第二节点连接，所述第一气阻的两端分别连接第四管路和第五管路，且第一气阻的第一端与第四管路的连接点位于切换开关第一出口和第一节点之间，第一气阻的第二端与第五管路的连接点位于切换开关第二出口和第二节点之间；第一接口的第一端通过管路与第一节点和第二节点之间的第一管路连接，第四接口的第一端通过管路与第二管路相连,且连接点位于第三接口的第一端与第二气阻的第二端之间。

所述的切换装置，其中：所述第一节点较第二节点更为接近第二接口。

所述的切换装置，其中：所述切换开关用于在第一出口和第二出口之间切换气流的输出；或者用于切换向第一节点或第二节点的气流输出。

所述的切换装置，其中：第一接口的第二端用于通过管路与一维柱的出口连接，第二接口的第二端用于通过管路连接调制器的入口，调制器的出口用于连接二维柱的进口，第三接口的第二端用于连接二维柱的出口，第四接口的第二端用于通过管路连接检测器的进口。

一种气相色谱仪，包括如上之一所述的切换装置、进样口、一维柱、调制器、二维柱和检测器，其特征在于：所述第一接口的第二端通过管路与一维柱的出口连接，一维柱的进口与进样口相连，第二接口的第二端通过管路连接调制器的入口，调制器的出口通过管路与二维柱的进口连接，二维柱的出口连接第三接口的第二端；第四接口的第二端通过管路连接检测器的进口。

附图说明

附图1为本实用新型全二维气相色谱与一维气相色谱的切换装置(虚线框图内的部分)安装到全二维气相色谱系统中的示意图；

附图2为该切换装置在全二维气相色谱工作状态时示意图；

附图3为该切换装置在一维气相色谱工作状态时示意图。

具体实施方式

图1-3和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面，并以具体数值举例说明。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换，

参数的变化将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

以下结合附图通过实施例对本实用新型作进一步详细说明：

如图1所示，本实用新型的全二维气相色谱的二维与一维的切换装置为虚线矩形框内的部分，图中已将该装置安装到全二维气相色谱系统中。所述切换装置包括补气模块、切换开关、接口 1、接口2、接口3、接口4、气阻1和气阻2。接口2第一端与气阻2第一端通过第一管路相连，气阻2第二端通过第二管路与接口3的第一端相连；补气模块的出口通过第三管路与切换开关的进口相连，切换开关的第一出口通过第四管路与第一管路在第一节点连接，切换开关的第二出口通过第五管路与第一管路在第二节点连接，所述第一节点较第二节点更为接近接口2，气阻1的两端分别连接第四管路和第五管路(即切换开关的第一出口与第二出口之间连接有气阻1)。接口1的第一端通过管路与节点1 和节点2之间的管路连接，接口4的第一端通过管路与第二管路相连。接口1的第二端通过管路与一维柱的出口连接，一维柱的进口与进样口相连，接口2的第二端通过管路连接调制器的第一端(入口)，调制器的第二端(出口)通过管路与二维柱的进口连接，二维柱的出口连接接口3的第二端；接口4的第二端通过管路连接检测器的进口。所述切换开关可以在第一出口和第二出口之间切换气流。

综上，本实用新型的全二维气相色谱系统从进样口连接第一维分析柱(第一根毛细柱，简称一维柱)的入口，一维柱出口连接到切换装置的接口1，切换装置的接口2连接到调制器入口。调制器出口接第二维分析柱(第二根毛细柱，简称二维柱)入口，二维柱出口连接到切换装置的接口3，切换装置的接口4连接到检测器。

补气模块，所述补气模块提供切换用的气流以带动一维柱流出的组分流向设定的方向，在做全二维时向第二维分析柱提供补充气流。其上游连接气源，下游连接到一个单进口双出口的切换开关。切换开关，其具有单进口和双出口，通过手动、电动、气动方式或其他驱动方式在两个出口之间切换。其入口为补气模块，出口为两个方向的气体管路，一路通向节点1、接口2，进而连接全二维气相色谱热调制器的入口；另一路通向节点2、气阻2，使部分气体不经调制器、二维柱而直接通向检测器。

气阻1，安装在切换开关两个方向的出口气体管路之间，其作用在于，可以令切换阀没有导入补充气体的那一路也有少量补充气体流入，称为涓流补气，避免被分析的气体从两路管道交汇口处向导入补充气体的那一路扩散，从而造成峰展宽、拖尾，甚至带入到下一次分析，干扰结果。气阻1的大小由补充气体气压和涓流补气的目标流量大小而定。

气阻2，安装在切换阀的一路气体出口管路和切换装置的接口4之间。其作用在于匹配调制器和二维柱的气阻，可以令流经调制器、第二维柱的补充气流和最终进入检测器的气流在切换阀的两种状态下，即切换经过调制器或气阻2两种通路，其流量、压力保持在合理范围内。

当要实施全二维气相色谱时，切换开关的方向以及气流流向如图2所示。补气模块给出补气，在切换开关引导下，进入下流路，其中涓流补气经气阻1流向节点1，其余绝大部分气流流向节点2，在此处分成2路，一路向下流经气阻2，另一路向上与流入接口1后的一维柱样品气流量汇合，再向上在节点1处与流经气阻1的涓流补气汇合成为样品气，流经调制器和二维柱，完成样品被分析物在调制器的捕集、释放及二维柱上分析。流经调制器的流量和流经气阻2的流量汇合后经接口4流入检测器，完成全二维气相色谱检测。

当要实施一维气相色谱时，切换开关的方向以及气流流向如图3所示。此时被分析物不经过二维柱，不会对一维柱的分离产生干扰；气阻2流路完全置于炉膛内，所以完全避免了被分析物被阻滞在冷却的调制器管路中，无法顺利流出的问题。补气模块给出补气，在切换开关引导下，进入上流路，其中涓流补气经气阻1流向节点2，其余绝大部分气流流向节点1，在此处分成2 路，一路向上流经流经调制器和二维柱，通向接口4；另一路向下与流入接口1后的一维柱样品气流量汇合，再向下在节点2处与流经气阻1的涓流补气汇合成样品气，流经气阻2，与流经调制器的纯补气流量汇合后经接口4流入检测器，完成一维气相色谱检测。

本实用新型提出了一种全二维气相色谱仪在全二维气相色谱和一维气相色谱之间可自动切换，无需拆装改变流路的装置。大大方便了用户用一台仪器交替使用全二维气相色谱和一维气相色谱的需求。