便携式气相色谱毛细管柱模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气相色谱法分析测试领域，特别涉及一种用于气相色谱仪的便携式气相色谱毛细管柱模块。
【背景技术】
[0002]毛细管柱在气相色谱(GC)中担负着对混合物质成分的分离功能，是GC的关键的部件。毛细管柱对物质的分离需要在一定的温度下进行，色谱柱的升/降温速率和温度均匀性是GC的两个重要指标，决定了 GC的分离能力和分析速度，因此需要给毛细管柱做加热和温控设计。
[0003]传统的炉箱式GC是将毛细管柱绕制成7?8英寸的线匝悬挂在一个较大的炉膛中，用包裹厚厚(3?5cm)的保温棉包裹炉箱，内部用加热丝加热空气，采用风扇施加强制力使空气流动给色谱柱加热/散热，目前市场上主流的台式机加热方式均属此类。由于受炉箱式结构的限制，这类装置的体积大、重量重、热容量大功耗大、升温降温速度慢。
[0004]近年来出现了便携式或模块化结构紧凑的色谱柱系统，这类装置的加热方式一般是靠热传导给色谱柱加热。如美国专利US8043565和中国CN02215114.1是热枕式传热的代表，该类装置是将加热器件铸造在一个高导热导率的底座上，底座上面配有盖板，色谱柱放置在底座的沟槽中，底座充当了给色谱柱传导热量的热枕，打开上盖板可操作色谱柱。这类装置比炉箱式装置减小了体积，减小了功耗。然而，底座和盖板的引入增加了热容量，底座和盖板远低于加热器升温速率，因此影响了色谱柱的升温速度，另一方面，加热器件分别影响了底座沟槽温度的均匀性，会影响柱分离效果。低热容(LTM)技术克服了热枕加热技术的缺陷，LTM技术是RVM公司实用新型专利(相关专利号:US5782964，US6209386, US6490852,US6530260), LTM技术是将加热丝、毛细管柱、温度传感器共同交织在一个可以通冷却剂的细管上，保证毛细管柱、加热丝、细管三者之间两两相互接触，实现了色谱柱超快速加热和快速冷却，另一方面，承绕色谱柱的细管可盘绕成2?5英寸环形，大大减小了色谱柱盘绕的直径。安捷伦于2008年并购了 RVM公司，并将LTM专利技术转换成便携式GC产品，又于2012年在中国做了 LTM技术的专利布局(专利号CN10268842A)。以安捷伦222-5532LTM模块(SN:US12280712)为例，体积150mm*153mm*53mm (长*宽*高)，功耗300W，升温速度1800° C/min,降温速度〈lmin，是一款性能达到巅峰级别的GC柱模块。然而，LTM技术也有其缺陷:(I)其毛细柱和加热丝的绕制方式复杂，必需用专业的绕制装置实现，用户自己无法绕制，无法更换毛细管柱，因此受限于毛细管柱的选择；(2)其加热丝和色谱柱是固定成一体的，用户无法拆开，一旦色谱柱或加热丝有任何一个器件有损坏必须更换整个模块；
(3)LTM模块价格昂贵(一个模块约5000美金)，因此制约用户对更多色谱柱的选择；(4)其缠绕方式无法使色谱柱圆盘的直径缩的更小(2?5英寸)。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型是为了解决上述现有技术中存在的问题而提出的，其目的在于提供一种便携式气相色谱毛细管柱模块，能够保证在低功耗条件下实现色谱柱快速升温，又能快速降温，另一方面，色谱柱模块的尺寸更紧凑、便携，且易于更换色谱柱、加热器件等配件，并且具有一个容易安装/拆卸的保温套，方便内部组件的更换，此外，模块化的色谱柱系统不仅能与各种进样器和检测器互联，而且模块之间可以并联或串联，用于扩展模块的应用功能。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供一种便携式气相色谱毛细管柱模块，其特征在于，具备:
[0007]线轴形状的毛细管柱骨架，从一端起朝向另一端沿着所述毛细管柱骨架的轴向形成有圆孔，并且另一端的端面封闭；
[0008]盖帽，连接在所述毛细管柱骨架的所述一端；
[0009]加热器件，插入在所述毛细管柱骨架的所述圆孔内；
[0010]毛细管柱，紧密绕制在所述毛细管柱骨架的外表面；以及
[0011]圆筒外壳，其下端封闭且上端开放，所述毛细管柱骨架以与所述圆筒外壳同轴的方式配置在所述圆筒外壳内，并且在所述圆筒外壳的底端面和所述毛细管柱骨架的底端面之间保留有缝隙。
[0012]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，还具备:保温套，罩在由所述圆筒外壳和所述盖帽组合成的指形圆筒外。
[0013]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述毛细管柱骨架的两端带有凸出檐，并且，所述盖帽为具有外凸出檐的圆盘形。
[0014]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，还具有设置在所述毛细管柱骨架上的测温器件。
[0015]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，还具有用于将所述毛细管柱骨架和所述加热器件之间的缝隙耦合的导热膏。
[0016]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，还具有设置在所述毛细管柱骨架的外壁上且位于所述一端的凸出檐和所述另一端的凸出檐之间的保护膜，所述毛细管柱紧密绕制在所述保护膜的外表面。
[0017]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，在所述盖帽的凸出外檐与所述圆筒外壳的上端之间设置有密封圈，由此，将所述圆筒外壳和所述盖帽密封，实现所述圆筒外壳与所述毛细管柱骨架之间的密封，在所述圆筒外壳和所述毛细管柱骨架之间形成包围所述毛细管柱的圆周空间。
[0018]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，在绕制有所述毛细管柱的所述毛细管柱骨架的圆周直径两端，沿着所述毛细管柱骨架的轴向分别设置有两个导热硅橡胶条，由此，将所述圆周空间分成两个部分，形成所需的降温气路。
[0019]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，在所述盖帽设置有用于将所述加热器件的导线引出的加热器件引出端口、用于将所述测温器件的导线引出的测温器件引出端口、与所述毛细管柱的一端连接的毛细管柱入口端口、与所述毛细管柱的另一端连接的毛细管柱出口端口、以及与所述圆周空间的两个部分分别连接的进气嘴和出气嘴，在所述保温套上设置有分别与上述端口对应的孔。
[0020]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述毛细管柱骨架由导热率高的轻质合金材料形成。
[0021]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述毛细管柱骨架的绕线部分的直径为20mm?80mm,高度为20mm?200mm。
[0022]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述加热器件是加热棒或者加热膜。
[0023]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述导热膏是导热硅脂。
[0024]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述导热膏是石墨膜或者铟箔。
[0025]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述测温器件是高精度的贴片式钼电阻，贴在所述毛细管柱骨架的绕线部分的壁上。
[0026]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述保护膜是硅胶膜或者陶瓷纤维布。
[0027]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述毛细管柱是金属毛细管柱、MXT柱或者熔融石英柱。
[0028]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述毛细管柱以每匝紧密排列的方式缠绕。
[0029]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述毛细管柱以各匝隔开预定间隔的方式缠绕。
[0030]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述圆筒外壳由导热系数低的合金材料形成并且内壁为镜面。
[0031]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述圆筒外壳的内径比所述盖帽的直径稍小且比所述毛细管柱骨架的直径稍大，所述盖帽刚好覆盖所述圆筒外壳的上端面，并且，所述圆筒外壳比所述毛细管柱骨架稍高。
[0032]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述密封圈由耐高温低热导材料形成。
[0033]此外，在本实用新型的便携式气相色谱毛细管柱模块中，所述保温套的套皮采用耐高温的聚酰亚胺纤维布裁剪缝制而成，在所述套皮内部填充有绝热性能优异的气凝胶，所述保温套的形状与所述指形色谱柱模块的外形相配合，包括上圆形盖帽和下圆筒套，所述上圆形盖帽和所述下圆筒套通过扣襻紧密连接。
[0034]此外，本实用新型提供一种便携式气相色谱毛细管柱模块，其特征在于，
[0035]具备如上所述的便携式气相色谱毛细管柱模块，
[0036]所述便携式气相色谱毛细管柱模块为两个即第一便携式气相色谱毛细管柱模块和属性与所述第一便携式气相色谱毛细管柱模块不同的第二便携式气相色谱毛细管柱模块，
[0037]用一个双通调制器将所述第一便携式气相色谱毛细管柱模块的所述毛细管柱出口端