[发明专利]具有吸收光谱仪的气相色谱仪以及用于气相色谱地分析气体混合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气相色谱仪，其由色谱法的分离装置和包含波长能调谐的光源的、下游布置的吸收光谱仪构成，以用于定量地确定气体混合物的、借助载气引导穿过分离装置的样品的经过分离的组分。

本发明还涉及一种用于气体混合物的气相色谱的分析方法，其中，气体混合物的样品借助载气引导穿过气相色谱的分离装置以及在下游布置的、具有波长能调谐的光源的吸收光谱仪中定量地确定气体混合物的经过分离的组分。

背景技术

这种的气相色谱仪或这种方法在US7，511，802B2中已知。在已知的气相色谱仪或方法中，每个单个的组分在离开分离装置时经由换向阀导至吸收光谱仪的分析比色皿（Analysenkuevette）中。波长能调谐的光源的光穿过分析比色皿引导至光子探测器上，其中，光源的波长被调谐至待确定的组分的吸收线上。组分的光吸收由其在分析比色皿中的浓度来决定，使得由光子探测器产生的输出信号是关于这个浓度的度量。在光束到达光子探测器之前，因为光吸收是非常弱的，所以光束借助于反射被多次引导穿过分析比色皿。在组分的每次确定之后分析比色皿通过换向阀利用载气来冲洗。如果未充分分离的组分具有不重叠的吸收线，光源的波长可以被调谐至该吸收线上，该未充分分离的组分可以被一起导至分析比色皿中，并且在那里被确定。在重叠的吸收线中存在这样的可能性，即这些组分经过气体清洗被分离并且也被单独地输送至分析比色皿。氮气，氩气或氦气充当载气，其不是红外活跃的（infrarotaktiv）并且进而不会干扰待确定的组分的吸收光谱。

从WO2008/061949A1和WO2011/026924A1中分别已知一种吸收光谱仪，其中分析比色皿设计为波导管，待分析的气体存在于该波导管中。光源的光在波导管的一个端部输入耦合到波导管并且在另一端部输出耦合至光子探测器上。光在可能内部成镜面的波导管中被经过反射引导，使得波导管可以被弯曲并且进而可以设计为空心纤维。为了减少人工产物，如干扰，波导管可以处于振动中。这种已知的吸收光谱仪的优点在于较少的测量容积以及长的光学测量距离。

与前面已经提及的已知的吸收色谱方式的确定相结合，前面的气相色谱的分离的组分得到以下的问题：

-利用目前商业上可获得的能波长调谐的光源、通常是激光或激光二极管仅仅确定有限数目的气体组分，其中例如惰性气体或氮气原则上以及更高的碳氢化合物在现实中不能被测量。

-将光源调谐至不同的组分的吸收线上是花费较大的且缓慢的。

-所应用的载气是昂贵的。

发明内容

为了解决这些问题，根据本发明在前文给出的气相色谱仪或用于气相色谱分析地分析气体混合物的方法中光源的波长调谐至载气的吸收线上，其中，气体混合物的各个的组分的定量的确定间接地通过载气的浓度减少来实现。

因为各个组分的浓度并非直接地，而是间接地通过载气的浓度减少基于经过分离的组分来测量，也可以确定自身不能被直接地吸收色方式地测量的组分，因为例如其吸收线位于所应用的吸收光谱仪的能调谐的波长范围之外。一般来说光源，通常是激光或激光二极管，具有在（近）红外区域能调谐的波长。当载气的吸收线（光源调谐至该载气的吸收线上）与各个组分的吸收光谱重叠时，在不存在气体混合物的组分的情况下，即例如在两个连续的以及在此充分经过分离的组分之间或在利用载气冲洗气相色谱仪时，这些组分的确定简单地参考载气的吸收色谱地确定。如果各个组分没有被充分地分离，附加地或可替换地光源的波长可以被调谐至相关的组分的吸收线上。除此之外这些组分的测量进行得非常简单并且因而也非常迅速，因为光源仅仅必须调谐至唯一的吸收线上，也就是载气的吸收线上。如果光源一次性地调谐至载气的经过选择的吸收线上，这个波长仅仅需要在狭窄的范围中围绕吸收线的中心波长来调制，以便将光源稳定在吸收线的中心上。

特别是应用具有适当的吸收线地例如像氧气、二氧化碳或甲烷这样的廉价的气体作为载气。在此可以是单个气体也可以是具有气体组分的载气混合物，该气体组分具有适合的吸收线并且在载气混合物中的其浓度至少在每个测量周期期间是恒定的。因而由于大约21%的恒定的氧气含量，空气以特别有利的方式用作载气。如果经过选择的载气自身应该作为待分析的气体混合物的组分被测量，此外该经过选择的载气那么也被使用。在这种情况下，为了确定载气相同的组分替代来自分离装置的载气连同经过分离的组分一起，气体混合物的另一个未经分离的样品引导至吸收光谱仪中。为此在分离装置和吸收光谱仪之间仅仅需要一个可控的换向阀。