样品采集和热解析进样装置以及痕量检测设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型的实施例一般地涉及安全检测技术领域，并且更具体地，涉及一种样品采集和热解析进样装置和方法、以及痕量检测设备，其能够对挥发性、半挥发性、表面沾染物质等进行现场实时采集并进行预浓缩，适合用于气相色谱仪(Ge)，离子迀移谱仪(MS)、气相色谱-离子迀移谱(GC-1MS)联用谱仪等的快速采集进样。
【背景技术】
[0002]离子迀移谱(MS)技术具有结构简单，灵敏度高，分析速度快的特点。它能够在大气压或接近大气压下实现物质的快速、痕量(PPb量级)检测，非常适合于现场使用。因而MS被广泛用于化学战剂、毒品、爆炸物、环境等方面的检测或监测。但MS单独作为检测仪器对混合物进行检测时，存在如下一些问题:(1)由于制造工艺的问题，现在商用MS的分辨率只有30左右，因此很难对迀移率相近的化合物进行区分；(2) 一些化合物的离子在电离区会发生复杂的反应而互相煙灭；(3) IMS的动态范围比较低，当有一种或几种化合物浓度非常大时会影响其他化合物的离子生成，从而造成漏检。基于以上原因MS在检测成分复杂的混合物时，容易发生漏报、误报。
[0003]GC-1MS联用技术利用GC对复杂样品突出的分离能力，对混合物进行预分离，使混合物分离成单一组分后再进入MS进行检测，这种联用技术能够大大提高对混合物检测准确度。由于常规GC的分析时间在十分钟以上量级，难以满足现场快速检测的需要，近年来快速GC技术得到了迅速的发展，其分离时间(几十秒-几分钟)与常规GC相比大大缩短，快速GC-1MS—方面传承了 GC的分离能力，另一方面又继承了 IMS高灵敏度、响应速度快的特性，因而能够检测成分复杂的样品，检测限优于PPb量级，检测时间在几秒到几分钟以内，此外快速GC-1MS在小型化及便携式方面体现出了充分的优势，非常适合于复杂成分的现场快速检测，这种技术将在反恐防暴，毒品走私，环境监测，食品安全等领域发挥强大的作用。
[0004]进样器是痕量分析仪器不可或缺的部分。单独的MS的主要的进样方式包括擦拭采样热解析和直接取物热解析。擦拭采样方式通常采用一定柔韧度的耐高温擦拭纸擦拭待检物质，然后将采样纸放进热解析进样器卡槽内，通过加热将采样纸上粘附的物质解析出。这种方式仅适合对表面沾染物质进行取样，不适合对挥发性、半挥发性物质直接采样。此夕卜，由于GC的进样要求与IMS不同，GC要求样品成分快速气化并与载气混合后快速、准确、定量地加到GC柱头上。因此现有的MS进样方式无论是在原理上还是在采样效率上都不适合GC-MS。
[0005]而传统GC进样器，对于溶液样品一般采用分流不进样/分流进样方式，这种方式不仅需要考虑样品基质对分析的干扰而且还要考虑样品溶剂对分析的干扰，与此同时，样品还需进行复杂的前处理，不适合现场快检。即便是目前被广泛应用的顶空进样，虽无需复杂的前处理，但是顶空进样的需要“破坏性”的获取一定量的样品，因此也不适合不拆包情况下痕量气体直接采用的现场快检。
[0006]综上所述，现有MS和GC的采样、进样技术采集样品的效率低，采集速度慢，需要拆包处理，不适合快速GC-MS进行现场快检。
【实用新型内容】
[0007]为了克服现有技术存在的上述和其它问题和缺陷中的至少一种，提出了本实用新型。
[0008]根据本实用新型的一个方面，提出了一种样品采集和热解析进样装置，包括:
[0009]样品采集结构；
[0010]活塞式吸附器，具有能够与样品采集结构连通的吸附腔，该吸附腔被配置成吸附由样品采集结构采集的样品；
[0011]活塞缸，限定用于容纳活塞式吸附器并与吸附腔连通的活塞腔；
[0012]热解析腔，与吸附腔和活塞腔连通并被配置成热解析被吸附在吸附腔内的样品；和
[0013]泵，通过导管与活塞腔连通并被配置成通过样品采集结构将泄漏到环境气体中的样品抽吸到吸附腔，
[0014]其中，活塞式吸附器被构造成能够在样品采集位置和样品解析位置之间在活塞腔内移动，在样品采集位置中吸附腔定位在热解析腔外并与样品采集结构连通以吸附由样品采集结构采集的样品，在样品解析位置中吸附腔定位在热解析腔内使得所吸附的样品在热解析腔内被热解析。
[0015]在上述样品采集和热解析进样装置中，样品采集结构可以包括样品采集口、安装在样品采集口上的过滤结构和将样品采集口连接至活塞缸的连接管，并且活塞缸可以包括安装在热解析腔上的缸体，缸体上设置有与活塞腔连通的采样连接气嘴，连接管的一端被构造成密封地和可拆卸地安装在采样连接气嘴中。
[0016]在上述样品采集和热解析进样装置中，连接管内可以放置有用于吸收所采集的样品中的水分的干燥剂。
[0017]在上述样品采集和热解析进样装置中，连接管的至少一个部分包括可伸缩软管。
[0018]在上述样品采集和热解析进样装置中，活塞式吸附器可以包括活塞杆体和连接至活塞杆体的末端的吸附腔，并且吸附腔可以包括内部填充有吸附剂的网状结构。
[0019]在上述样品采集和热解析进样装置中，吸附腔可以包括吸附通道，该吸附通道可以被构造成在活塞式吸附器位于样品采集位置中时与样品采集结构连通以接收所采集的样品。
[0020]在上述样品采集和热解析进样装置中，活塞式吸附器还可以包括可拆卸地连接至吸附腔的远离活塞杆体的一端的隔热垫。
[0021]在上述样品采集和热解析进样装置中，活塞杆体可以包括冷却通道和形成在活塞杆体的下部中的多个通孔，冷却通道可以被构造成在活塞式吸附器位于样品采集位置中时直接与环境气体连通，并在活塞式吸附器位于样品解析位置中时通过形成在活塞缸中的冷却通孔与环境气体连通，并且所述多个通孔被构造成与冷却通道和活塞腔连通。
[0022]上述样品采集和热解析进样装置还可以包括多个密封圈，所述多个密封圈围绕活塞式吸附器设置使得活塞式吸附器能够被密封地容纳在活塞缸内。
[0023]在上述样品采集和热解析进样装置中，活塞缸可以包括设置在热解析腔内以引导活塞式吸附器在热解析腔内的运动的导轨。
[0024]在上述样品采集和热解析进样装置中，热解析腔可以包括腔体和设置在腔体的内壁内的衬管，并且腔体的外壁可以包覆有加热结构。
[0025]在上述样品采集和热解析进样装置中，热解析腔还可以设置有载气入口、出气口和分析仪器接口。
[0026]上述样品采集和热解析进样装置还可以包括设置在活塞缸和热解析腔之间的隔热结构，在这三个部件之间可以设置O形圈，以形成密封的解析腔。
[0027]根据本实用新型的另一个方面，提供了一种痕量检测设备，包括上述样品采集和热解析进样装置、以及连接至样品采集和热解析进样装置的样品分析仪器。
[0028]根据本实用新型的又一个方面，提供了一种采用上述样品采集和热解析进样装置采集和解析样品的方法，包括下述步骤:将活塞式吸附器定位在样品采集位置中，使得吸附腔与样品采集结构连通；启动泵以通过样品采集结构将泄漏到环境气体中的样品抽吸到吸附腔中；启动热解析温控系统以将热解析腔的温度维持在一恒定高温处；以及移动并将活塞式吸附器定位在样品解析位置中，使得吸附腔定位在热解析腔内并且由吸附腔吸附的样品在高温下在热解析腔内析出。
[0029]在上述方法中，可以使泵持续工作以连续地抽吸样品并使样品预浓缩在吸附腔内。
[0030]在上述方法中，在由吸附腔吸附的样品在高温下在热解析腔内析出期间，可以开启所述泵进行抽气以将活塞式吸附器的定位在热解析腔外的部分保持在室温。
[0031]通过下文中参照附图对本实用新型所作的详细描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。
【附图说明】
[0032]通过参考附图能够更加清楚地理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中:
[0033]图1为示意性地示出根据本实用新型的一个示例性实施例的、处于样品采集状态中的样品采集和热解析进样装置的结构的框图；
[0034]图2示意性地示出了图1中示出的样品采集和热解析进样装置中的样品采集结构的配置的一个示例；
[0035]图3示意性地示出了图1中示出的样品采集和热解析进样装置中的活塞式吸附器的结构的一个示例；以及
[0036]图4为示意性地示出根据本实用新型的一个示例性实施例的、处于解析进样状态中的样品采集和热解析进样装置的结构的框图。
【具体实施方式】
[0037]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域