气相色谱单元、用相同该单元的可扩展气相色谱系统及相关方法_3

文档序号:9706862阅读:来源:国知局
[0063] 在本实施例中,FC554包括用于接收载气流的FC输入端口 502、与入口侧微流体装 置556连通的第一 FC输出端口 506、以及与出口侧微流体装置558连通的第二FC输出端口 510。FC554还包括用于将第一载气流从FC输入端口 502引导至第一 FC输出端口 506的第 一载气管线514、可操作地联接至第一载气管线514用于控制第一载气流的MFC518、用于将 第二载气流从FC输入端口 502引导至第二FC输出端口 510的第二载气管线522、以及用 于控制第二载气流的FPC526。FC输入端口 502可以是单个端口,其后跟将传入的载气流分 成第一和第二载气流的分流器(例如,与第一载气管线514和第二载气管线522的T形连 接)。可替换地,FC输入端口 502可以包括两个端口,分别与第一载气管线514和第二载气 管线522连通。
[0064] 在一些实施例中,第一 FC输出端口 506和/或第二FC输出端口 510是可重新配置 的流体组件。图5示出了作为可重新配置组件的第一 FC输出端口 506的示例。第一 FC输 出端口 506可以由用户进行配置,以提供一个或多个输出路径、限流器、流量开关阀等。为 此,第一 FC输出端口 506可以包括一个或多个单独的外部端口 507、内部端口 509以及导 管511。没有被用来限定特定实施例中流动路径的端口可以被堵塞或通过任何合适的装置 与活动流动路径分离。导管511可以包括在未使用时被阻止的在某些端口之间的预先存在 的通道,和/或可移除地联接在所选择的端口之间的小长度导管(例如,管道)。导管可以 被提供用作流动路径的一部分,或者另外地用作限流器。其他流体组件比如开关阀(未示 出)还可用于联接至所选的端口。在所示的示例中,通过将第一载气管线514与内部端口 509之一联接并且利用导管511来将流动从内部端口 509引至两个输出流端口 507,第一FC 输出端口 506已被配置为T形连接。输出端口 507通过相应的入口侧载气管线530和534 依次分别联接至入口侧第二端口 570和入口侧第四端口 574。
[0065] 此外,在本实施例中,第二FC输出端口 510包括与第二载气管线522连通的T形 连接。T形连接的输出端口通过相应的出口侧载气管线538和542依次分别联接至出口侧 第二端口 576和出口侧第四端口 582。第二FC输出端口 510可以是或可以不是可重新配置 的。
[0066] 在本实施例中,GC单元500因而配置成使得柱流量Fca由通过第二载气管线522 的本地FPC控制的流量控制,并且还可以由流体地联接至入口侧第三端口 572的上游装置 控制。
[0067] 图6是GC单元500的入口侧的示意图,入口侧第三端口 572经由输送管道694流 体地联接至GC入口 624。通过使用在上表中所显示的符号,图6还包括更完整的GC单元 500及GC单元500可形成其的一部分的相关GC系统的示例的示图。作为示例,GC入口 624 示出为已知设计的S/SL入口,其包括在隔膜与衬垫之间的样品/载气混合室、与该混合室 连通的载气供给管线632、与该混合室连通的隔膜吹扫口 646、以及与围绕衬垫的分流室连 通的分流口 650和用于控制输入气体(载气、或样品/载气混合物)温度的温度控制装置 (未示出)。传输管线694提供输入气体流Ftrf进入入口侧微流体装置556。如该示图所 示,GC单元500的出口侧可以与检测器连通。
[0068] 在GC单元500如刚才所述进行配置的情况下,GC入口 624控制GC单元头部压力 且因此总的柱流量Fea。此外,通过载气管线530和534的MFC控制的流量F MFe有助于总的 柱流量Fea,如下:Fea = FMFe+FTRF。样品注入可以根据需要通过设定FMFe〈F ea且改变Fmfc进 行计量,以获得期望的或编程的样品流量Ftrf。样品注入可以通过以期望的或编程的时间间 隔切换用于在F Mrc〈Fea与FMFe>F^之间的FMrc的设定而被定时或脉冲。计量注入允许在分 析中使用更小的样品量,而不浪费在GC入口 624的大分流。定时注入还允许使用更小的样 品量,并且另外提供注入分析物的窄带。
[0069] 图7是根据另一实施例的GC装置700 (或其部分)的示例的示意图。GC装置700 包括流体地联接在一起的多个GC单元。具体而言,GC装置700至少包括第一 GC单元500A、 第二GC单元500B以及第三GC单元750。为简单起见,图7示出了仅第一 GC单元500A与 第二GC单元500B的入口侧以及仅第三GC单元750的出口侧。然而,通过使用在上表中所 显示的符号,图7还包括更完整的GC装置700及相关GC系统的示例的示图。GC单元500A、 500B和750通常可以配置成与上述的GC单元相同或类似。因此,如图7所示或部分地所 示,第一 GC单元500A包括第一 FC554A (其包括第一 MFC518A)和第一入口侧微流体装置 556A ;第二GC单元500B包括第二FC554B (其包括第二MFC518B)和第二入口侧微流体装置 556B ;以及第三GC单元750包括第三FC754(其包括(第三)FPC726)和(第三)出口侧微 流体装置758。图7还示出了第三GC单元750的第三GC柱752的一部分。为简单起见,未 示出第一 GC单元500A和第二GC单元500B的相应第一和第二GC柱。
[0070] 在本实施例中,第三GC单元750被定位为上游单元,其可以接收样品注入,如在该 示图中所示。第一 GC单元500A和第二GC单元500B被定位为下游单元,并且流体地联接 至第三GC单元750,以便能够从第三GC柱752接收流出物。如在该示图中所示,第一 GC单 元500A和第二GC单元500B可以与相应的第一和第二检测器连通。GC装置700配置成用 于执行两种操作模式,流出物分离和流出物切换,以及用于在这两种操作模式之间切换。通 过GC装置700的基于硬件和/或软件的控制,两种模式的激活/不激活以及在它们之间的 切换可由用户选择或编程,如本领域技术人员所理解。
[0071] 作为配置GC装置700用于实施这两种模式的一非限制性示例,GC柱流体地联接 至相应GC单元500A、500B和750的入口侧和出口侧第一端口,如上所述(例如,图2A)。第 一 MFC518A和第二MFC518B流体地联接至相应第一入口侧微流体装置556A和第二入口侧 微流体装置556B的第二和第四端口,如上所述(例如,图5)。第三GC单元750的出口侧微 流体装置758被定位成使得第三GC单元750的FPC726与出口侧微流体装置758的第三端 口连通,从而提供辅助载气流量FAUX。出口侧微流体装置758的第四端口与第一入口侧微流 体装置556A的第三端口连通,以提供第一(分离)流出物流量Ei至第一 GC单元500A。出 口侧微流体装置758的第二端口与第二入口侧微流体装置556B的第三端口连通,以提供第 二(分离)流出物流量E 2至第二GC单元500B。
[0072] 在本实施例中,第三GC单元750的FPC726使来自第三GC柱752 (第三柱流量Fc J 的流出物能被分成两个独立的流出物流量E1和E2。因此,第三柱流量= EfEp FPC726 还控制通过第一和第二GC柱的总流量,Fe(]U和。第一柱流量Fe(]U = F^+Ei,其中FMra 是通过第一 MFC518A的载气流量。第二柱流量Fca2 = FMFC2+Faux+E2,其中FMrc2是通过第二 MFC518B的载气流量。由于出口侧微流体装置758定向为如图7所示,所以在通向出口侧微 流体装置758的第二和第四端口的通道的内部端部之间的偏移量(结合图3A,如上所述) 确保整个辅助载气流量F AUX在正常工作条件下被引入第二GC单元500B。
[0073] 通过刚才所述的配置,流出物分离通过根据需要设置流量FMra和FMFe2而被实施, 以获得期望的分流比Ei:E 2。另一模式,流出物切换使得切换整个流出物流量从第三GC 柱752至第一 GC柱(第一 GC单元500A)或者至第二GC柱(第二GC单元500B)。为了将 整个流出物切换至第一 GC柱,Fea被设置成小于Frou (F^F^),这可通过控制设置FPC726 来完成;并且Fmf"被设置成小于Frau与F ca之间的差UF^-Fi)。为了将整个流出物 切换至第二GC柱,FMFe2被设置成较小的值,并且F Mrci被设置成大于Frou (Fm^F^)。因此, GC装置700对于在不同的下游组件比如GC柱和相关检测器之间选择性地切换或分离样品 流量是有用的。要注意的是,进入任何下游GC单元的流量可在其自己的入口侧微流体装置 被进一步分离至附加的GC单元、检测器、或其他流体组件。这样的流量分离可以以所期望 多的重复而继续。
[0074] 图8是根据另一实施例的GC装置800 (或其部分)的示例的示意图。GC装置800 包括至少第一 GC单元500A和第二GC单元850。为简单起见,图8示出了仅第一 GC单元 500A的入口侧和仅第二GC单元850的出口侧。然而,通过使用在上表中所显示的符号,图 8还包括更完整的GC装置800及相关GC系统的示例的示图。第一 GC单元500A和第二GC 单元850通常可以配置成与上面结合图7所述的第一 GC单元500A和第三GC单元850相 同或相似。因此,如图8所示或部分地所示,第一 GC单元500A包括第一 FC554A(其包括第 一 MFC518A)和第一入口侧微流体装置556A ;第二GC单元850包括第二FC854(其包括(第 二)FPC826)和(第二)出口侧微流体装置858。图8还示出了第二GC单元850的第二GC 柱852的一部分。为简单起见,未不出第一 GC单兀500A的第一 GC柱。
[0075] 在本实施例中,第二GC单元850被定位为上游单元,其接收样品注入,如在该示图 中所示。第一 GC单元500A和(第二)检测器812GC被定位为下游单元,并且流体地联接 至第二GC单元850,以便能够从第二GC柱852接收流出物。如在该示图中所示,另一(第 一)检测器可被定位在从第一 GC单元500A的第一 GC柱的下游。GC装置800配置成用于 执行两种操作模式,流出物分离和流出物切换,以及用于在这两种操作模式之间切换。
[0076] 作为配置GC装置800用于实施这两种模式的一非限制性示例,GC柱流体地联接 至相应GC单元500A和850的入口侧和出口侧第一端口,如上所述(例如,图2A)。第一 MFC518A流体地联接至第一入口侧微流体装置556A的第二和第四端口,如上所述(例如,图 5)。第二GC单元850的出口侧微流体装置858被定位成使得第二GC单元850的FPC826与 出口侧微流体装置858的第三端口连通,从而提供辅助载气流量FAUX,如在图7中所示的实 施例的情况。出口侧微流体装置858的第四端口与第一入口侧微流体装置556A的第三端 口连通,以提供第一(分离)流出物流量&至第一 GC单元500A,并且最终至从第一 GC单 元500A下游的第一检测器。出口侧微流体装置858的第二端口直接与第二检测器812连 通,以提供第二(分离)流出物流量E 2至第二检测器812。因此,GC装置800可以类似地 配置成GC装置700,但是在第二出口侧微流体装置858与第二检测器812之间没有GC柱。
[0077] 在本实施例中,第二GC单元850的FPC826使来自第二GC柱852 (第二柱流量Fc J 的流出物能被分成两个独立的流出物流量E1和E2。因此,第二柱流量= EfEp FPC826 还控制通过第一 GC柱的总流量,Fe(]U。第一柱流量Fe(]U = ,其中FMra是通过第一 MFC518A的载气流量。第二检测器812接收总输出流量FDET = FAUX+E2。出口侧微流体装置 858以与图7所示的出口侧微流体装置758相同的方式定向,从而确保整个辅助载气流量 FAUX在正常工作条件下被引入第二检测器812。
[0078] 由刚才所述的配置,流出物分离通过根据需要设置流量Fmf"而被实施,以获得期 望的分流比E 1:E2。在流出物中切换模式中,为了将整个流出物切换至第一 GC柱,被设 置成小于Frau (Fea〈Frau),并且Fmf"被设置成小于Frau与F ea之间的差UF^-F^)。为 了将整个流出物切换至第二检测器812, FMra被设置成大于Frou (Fm^F^)。
[0079] 可以看出,GC装置800可被用于多维二维GC(MD-2DGC)操作,其中(第二)检测器 812监测来自第一维(本实施例中的上游(第二)GC柱852)的流出物,并且中心切割被切 换至第二维(本实施例中的第一 GC单元500A的下游GC柱),用于附加的化合物分离。在 本实施例中,对于这样的操作来说,既不需要开关阀,也不需要丁氏切换(Deans switch)。
[0080] 图9是根据另一实施例的GC装置900 (或其部分)的示例的示意图。GC装置900 包括至少第一 GC单元500A和第二GC单元850。为简单起见,图9示出了仅第一 GC单元 500A的入口侧和仅第二GC单元850的出口侧。然而,通过使用在上表中所显示的符号,图 9还包括更完整的GC装置900及相关GC系统的示例的示图。第一 GC单元500A和第二GC 单元850通常可以配置成与上面结合图8所述的第一 GC单元500A和第二GC单元850相同 或相似。因此,第二GC单元850被定位为上游单元,其接收样品注入,如在该示图中所示。 第一 GC单元500A和(第二)检测器812GC被定位为下游单元,并且流体地联接至第二GC 单元850,以便能够从第二GC柱852接收流出物。如在该示图中所示,另一(第一)检测器 可被定位在从第一 GC单元500A的第一 GC柱的下游。
[0081] GC装置900配置成用于以与上面结合图8所述的GC装置800相似的方式执行两 种操作模式,流出物分离和流出物切换,以及用于在这两种操作模式之间切换。GC装置900 进一步配置成用于中心切割操作模式。作为配置GC装置900用于实施中心切割的一非限 制性示例,第一 FC输出端口 506已配置成包括在第一 MFC518A与T形连接器之间的开关阀 944,其与第一入口侧微流体装置556A的第二和第四端口连通。开关阀944可在第一位置 与第二位置之间移动。在第一位置,如图9所不,开关阀944引导载气从第一 MFC518A至T 形连接器,且因此以上述方式(参见例如图8)至第一入口侧微流体装置556A。在第一位 置,FMrc可被设置成阻止流出物流入与第一 GC单元500A相关的第一 GC柱。在第二位置, 开关阀944引导载气从第一 MFC518A通过旁通管线948并且至第二GC单元850。旁通管 线948流体地联接在第一 FC输出端口 506的端口与定位在第二GC单元850的FPC826下 游的T形连接器之间,或在第二FC854或在第二FC854与出口侧微流体装置858之间。因 此,在第二位置,来自第一 GC单元500A的MFC控制的载气流量FMra与来自第二GC单元850 的FPC控制的载气流量F AUX结合。在第二位置,结合的载气流量可将流出物流动从第二GC 柱852冲扫到与第一 GC单元500A相关的第一 GC柱中。限流器964流体地联接在接收来 自第一 MFC518A的载气流的中心端口与第一 FC输出端口 506的T形连接器的中心端口之 间,以维持滴流至第一入口侧微流体装置556A的第二和第四端口,同时旁通管线948是激 活的(即,同时开关阀944处于第二位置)。
[0082] 在本实施例中,FPC826控制通过第一 GC柱的总流量,Frau,以及进入第二检测器 812的总流量,FDET。GC装置900可用于需要快速流动切换的MD-2DGC应用,比如其中所期 望的是,中心切割窗口很短或中心切割窗口以较高的频率重复。
[0083] 图10是根据另一实施例的GC装置100
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