一种在线质谱仪进样毛细管新型加热系统的制作方法

本发明属于质谱仪器领域，尤其是涉及一种在线质谱仪进样毛细管新型加热系统。

背景技术：

质谱是研究物质基本组成、结构特征、物理和化学性质最基本的仪器之一，是生命科学、材料科学、食品安全、环境保护等领域的必备仪器，是现代分析仪器的核心。它本质是利用电场和/或磁场将运动的离子按它们的质荷比分离后进行检测的一种波谱方法。通过测量离子的准确质量即可确定离子的化合物组成。它主要用于化合物的结构鉴定，它能提供化合物的分子量、元素组成以及官能团等结构信息。它分析范围广泛，适用于气体、液体和固体；它分析速度快、灵敏度高、样品用量小；它可以直接定性分析；借助各种分离手段，还可以对复杂化合物进行准确的定量分析。因为质谱的这些特点，它广泛应用于有机化学、生物学、地球化学、核工业、材料科学、环境科学、医学卫生、食品化学、石油化工等领域以及空间技术和公安工作等特种分析领域。其中四极杆质谱仪因为体积小、结构简单、技术相对成熟、成本相对低廉而成为应用最广泛的一种质谱仪之一。

质谱仪的进样系统和离子源的设计在一定程度上决定了质谱仪的应用范围。在线四极杆质谱仪的一个重要优势是其现场快速检测能力，这就需要一个结构简单、易用的电离源支持，目前大部分在线四极杆质谱仪都采用电子轰击电离源，且主要针对气态样品分子进行检测。在实际应用当中，要对气态样品进行实时在线分析，通常都采用直接进样的方式。为了保证大气采样时真空腔体内的真空度，目前直接进样的方式采取毛细管直接进样、微孔进样和多级梯度真空进样等。其中微孔进样与多级梯度真空进样加工难度大，对腔体真空参数调节不方便，而毛细管进样较为简单，依据毛细管的粗细长短可以简便调节真空腔体真空度，所以毛细管进样成为最常用的进样方式。

在工业生产、VOCs监测等领域，许多待测气体是高温气体、潮湿气体以及不易挥发的样品气体，四极杆质谱可直接接收的样品必须为气态，而这些气体在经过毛细管时极有可能遇冷后又液化为液体，这样质谱就无法达到检测的目的。另一方面，待测气体在毛细管内液化，液体会残留在毛细管内，对样品的检测造成影响。为了保证质谱监测效果、防止样品残留毛细管内，需要对毛细管进行加热。

现行的加热方法是用加热套筒直接加热进样毛细管，即用加热丝与隔热材料包裹住毛细管。这种加热方式仍存在以下问题：1）安装方式较为繁琐，而且每次更换毛细管时都需要将加热套筒拆卸安装一次，使得在安装时耗费较长时间，而且繁琐的安装方式会使得人员在操作时不免发生一些错误；2）普遍适用性差，采用加热套筒的方式对毛细管进行加热的时候，加热套筒的长度必须与毛细管长度一致，而当外界环境压力发生改变时，为保持质谱仪内真空度，需要更换不同长度的毛细管，这样就限制了加热套筒使用的普遍适用性；3）占用体积大，加热套筒的长度与加热套筒的包裹厚度使得加热套筒所占空间体积较大，而质谱在与一些监测体系或反应体系连接时，因占用体积大的加热套筒而使其受到限制，而且体积较大的加热套筒对四极杆质谱仪的便携性有一定影响，从而在使用起来很不方便。由于诸多弊端，使得加热套筒的加热方式在使用时受到一定的限制。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种在线质谱仪进样毛细管新型加热系统，解决现有的安装方式较为繁琐，普遍适用性差，占用体积大的问题。

本发明是这样实现的，一种在线质谱仪进样毛细管新型加热系统，该加热系统包括加热装置、温度传感器、毛细管加热盘、固定底盘和隔热盖，其中：

所述加热装置包括1个加热线和1个温度控制器，所述加热线呈螺旋状安装在所述毛细管加热盘背面，用于为毛细管加热盘加热，所述温度控制器连接加热线用于控制加热温度；

所述温度传感器安装于所述毛细管加热盘背面，用于测量所述毛细管加热盘温度；

所述毛细管加热盘固定在固定底盘上；

所述固定底盘的外侧分布螺纹孔，用于将整体固定于质谱仪外壳上；

所述隔热盖安装在固定底盘底部，所述固定底盘隔热层材料为隔热棉或其他隔热材料，用于对所述毛细管加热盘隔热保温。

进一步地，所述毛细管加热盘包括毛细管安装槽、加热线安装槽、温度传感器安装槽、加热盘通孔和毛细管固定接头，所述毛细管安装槽在所述毛细管加热盘正面，用于安装毛细管，所述加热线安装槽在所述毛细管加热盘背面，用于固定所述加热线，所述加热线紧贴所述加热线安装槽安装，用导热胶固定；所述温度传感器安装槽在所述毛细管加热盘背面，用于固定所述温度传感器；所述加热盘通孔，用于将所述毛细管加热盘通过陶瓷连接柱与螺母固定于所述固定底盘上；所述毛细管固定接头焊接在所述毛细管安装槽进出口，用于固定毛细管，其固定方式为石墨压环固定。

进一步地，所述毛细管安装槽为梯形槽，防止毛细管滑出所述毛细管安装槽并能保持槽内热量的恒定，毛细管紧贴毛细管安装槽安装，有利于热量的传递。

进一步地，所述固定底盘开有多个整体固定螺纹孔与多个加热盘固定螺纹孔，所述整体固定螺纹孔分布在所述固定底盘外侧，用于将整体固定于质谱仪外壳上，所述加热盘固定螺纹孔分布在所述固定底盘内侧，用于将所述毛细管加热盘通过陶瓷连接柱与螺母固定于固定底盘上。

进一步地，所述固定底盘中心部分开有1个毛细管通过口，用于通过毛细管。

进一步地，所述隔热盖开有1个顶丝螺纹孔，用于将隔热盖固定于固定底盘上。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明安装方式较为简单，普遍适用性高，占用体积小，通过隔热陶瓷与隔热棉等隔热材料防止热量流失，使温度控制具有较高的精度和良好线性控制性。梯形毛细管安装槽可以使槽内温度扩散较慢，保证槽内温度与毛细管加热盘温度的一致性，从而保证热量高效传递。在加热时，隔热盖呈关闭状态，加速加热盘的升温；在降温时，隔热盘呈打开状态，通过空气对流作用加快降温。

附图说明

图1是本发明的毛细管加热盘正面图；

图2是本发明的毛细管加热盘背面图；

图3是本发明的毛细管加热盘剖视图；

图4是本发明的毛细管固定接头结构图；

图5是本发明的固定底盘结构图；

图6是本发明的隔热盖结构图；

图7是本发明的陶瓷连接柱结构图；

图8是本发明的整体结构图；

图9是本发明的装配图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2和图3结合图9所示，毛细管加热盘1包括毛细管安装槽101、加热线安装槽201、温度传感器安装槽202、加热盘通孔102、毛细管安装槽入口103、毛细管安装槽出口104和毛细管固定接头105。所述毛细管安装槽101在所述毛细管加热盘正面，用于安装毛细管，毛细管在毛细管安装槽101内环绕通过，所述毛细管安装槽101为梯形槽，可以有效防止毛细管滑出所述毛细管安装槽101并能保持槽内热量的恒定，毛细管紧贴所述毛细管安装槽101底边与侧边安装，这样有利于热量的传递。毛细管从毛细管安装槽入口103进入，所述毛细管安装槽入口有1个；毛细管从毛细管安装槽出口104出离毛细管安装槽101，所述毛细管安装槽出口有4个，可以为任意长度的毛细管提供出口。所述加热线安装槽201在所述毛细管加热盘背面，用于安装固定所述加热线，所述加热线紧贴所述毛细管加热盘安装，用导热胶固定，以实现热量高效率传递。所述温度传感器安装槽202在所述毛细管加热盘背面，用于安装固定所述温度传感器，其固定方式为螺丝垫片固定。所述加热盘通孔102用于将所述毛细管加热盘固定在所述固定底盘上，其固定方式为通过陶瓷连接柱和螺母与所述固定底盘连接，陶瓷连接柱结构图如图7。所述毛细管固定接头105尾部焊接在所述毛细管安装槽入口103与所述毛细管安装槽出口处，用于固定毛细管，其固定方式为石墨压环固定，所述毛细管固定接头105结构图如图4的螺纹结构。

如图5为所述固定底盘3，所述固定底盘上分为固定底盘金属层501与固定底盘隔热层502，所述固定底盘隔热层502的材料为隔热棉或其他隔热材料，用于隔绝所述毛细管加热盘的热量散失。所述固定底盘开有6个整体固定螺纹孔503、6个加热盘固定螺纹孔504和1个固定底盘毛细管通过口505。所述整体固定螺纹孔503用于将所述固定底盘固定于质谱外壳上；所述加热盘固定螺纹孔504用于通过并固定所述陶瓷连接柱，所述陶瓷连接柱再与加热盘通孔102通过螺母相连从而固定所述毛细管加热盘；所述固定底盘毛细管通过口505用于通过毛细管，使得毛细管从质谱连接入所述毛细管加热盘。

如图6为所述隔热盖2，所述隔热盘分为隔热盖金属层601与隔热盖隔热层602，所述隔热盖隔热层602的材料为隔热棉或其他隔热材料，用于隔绝所述毛细管加热盘的热量散失。所述隔热盖开有顶丝孔603和隔热盖毛细管604通过口，所述顶丝孔603在隔热盖关闭时用于安装顶丝以将所述隔热盖固定于所述固定底盘，所述隔热盖毛细管通过口604用于通过毛细管，使得毛细管从所述毛细管加热盘连接入待监测环境。

如图8为所述在线质谱仪进样毛细管新型加热系统的整体结构图。

本发明毛细管安装操作为：毛细管从质谱仪进样口处引出穿过固定底盘毛细管通过口505，在毛细管安装槽入口103进入毛细管安装槽101，在毛细管安装槽入口103处毛细管被毛细管固定接头105固定，毛细管在毛细管安装槽101内紧贴安装槽底边与侧边环绕安装，这样可以保证热量的高效传递，毛细管从毛细管安装槽出口104处引出，并通过毛细管固定接头105固定，最后毛细管穿过隔热盖毛细管通过口604从毛细管加热盘到达待监测环境。本发明通过隔热陶瓷与隔热棉等隔热材料防止热量流失，使温度控制具有较高的精度和良好线性控制性。梯形毛细管安装槽可以使槽内温度扩散较慢，保证槽内温度与毛细管加热盘温度的一致性，从而保证热量高效传递。在加热时，隔热盖呈关闭状态，加速加热盘的升温；在降温时，隔热盘呈打开状态，通过空气对流作用加快降温。本发明是一种安装便利、占用空间少、普遍适用性高的针对在线质谱仪进样毛细管的新型加热系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。