[发明专利]具有紧凑的测量装置的便携式气体分析设备

说明书

本发明涉及一种尤其是用于易挥发的化合物的便携式气体分析设备，其具有分离柱（3）和探测器（8）。分离柱作为多毛细管单元（3）由平行布置的各个毛细管组成，并且根据长度弯曲为紧凑的形状、优选甚至在多个回转中缠绕。设置有针对多毛细管单元的热稳定化装置（56）和导热的外壳（5）。热稳定化装置（56）包括温度传感器（52）、加热元件（53）和控制电子器件（58）。外壳一方面保护敏感的多毛细管（3）以防机械作用，外壳作用为保护空间。温度调节的外壳（5）另一方面形成一个空间，在该空间中存在统一的和受控的条件，该空间尤其是与环境的温度和湿度分离，由此也能够实现在实验室环境以外的、在现场使用中可靠的测量。针对毛细管的外壳（5）与紧凑的尺寸结合的双重作用形成本发明的根本的核心。

技术领域

本发明涉及一种具有测量装置的便携式气体分析设备，测量装置包括分离柱和探测器。

背景技术

气相色谱法是一种已建立的测量方法，以便确定挥发性物质的化学成分和浓度。在该方法中，气体混合物被射入柱体中，在该柱体中存在压力降和因此朝端部的气体流，其中每个物质以自身的速度在柱体中传播，并且在特定的保留时间后达到柱体的端部。利用适当的探测器，在保留时间后施加强度信号、所谓的色谱图。在该色谱图中，每个物质具有表征的峰值（所谓的Peak），根据峰值鉴别该物质，并且可以确定浓度。为了成功的测量需要的是，峰值是可足够清晰地识别的，并且彼此分离。色谱图与许多因素有关，因素是柱体的类型、长度和温度以及压力降。更长的柱体（或连续布置的柱体）使色谱图延伸，并且更好地分离峰值，但延长了测量过程。平行布置的柱体（或具有更大的内直径的柱体）改进了通过量（Durchsatz），并且提高了探测器上的信号，由此可以测得更小的浓度。在更高的温度和压力的情况下，该方法加速，其中分别存在针对柱体的负载以及还有加热装置和风扇的效率的极限。在柱体的走向中的不均匀的温度或波动的温度和测量进程中的压力歪曲了测量结果，并且使不同的测量的比较变得困难。

已知的是静态的实验室仪器，其通常实施有非常长的色谱图柱（＞10m），并且在耗费地受控的外部条件下运行。该仪器在此被预加热、校准和冲洗。在所有条件稳定化期间，只有在更长的准备过程后才进行测量。许多实验室也安装有空调，因此，实验室仪器仅须匹配于外部温度的很小的差距。在电网上的电流供应允许低效率地加热。相应地，实验室仪器可以以高的敏感性、选择性和精密性测量气体。在实验室以外，实验室仪器几乎不能使用。其不适用于便携式使用。

为了更普遍的和更简单的、必要时也便携式的使用，研发小型化的气相色谱仪，其要么实施成便携式仪器，要么应该在大小和成本方面满足特定的规格。与实验室仪器相比，小型化的气相色谱仪表现出测量的效率与尺寸之间的妥协。对于特定的应用来说，必须达到针对物质的预设的浓度的足够的敏感性，并且存在待期待的物质之间的敏感性。许多小型化的气相色谱仪在规格上受限地研发，例如作为环境技术中的便携式仪器研发，作为用于工作安全中的对健康有害的化合物的痕迹的测量仪器研发，或者作为在测量车辆中的安装结构来研发。在许多应用中，仪器必须在极端的外部温度的情况下运转，仅通过电池供电，并且承受通过振动和撞击导致的负载。针对小型化的气相色谱仪的最紧凑的仪器等级是如下仪器等级，其由人员持续拿在手中，或者可以携带在身体上。电子控制单元、能量存储器和壳体的重量相加为用于在更受限的意义下的气相色谱法的结构组件的重量。

由申请人提出了便携式气相色谱仪（申请文件号DE 10 2015 219 838），其在大约1升的体积中大约是一千克重。该仪器在一定的距离下是市场上的最紧凑的和最轻的移动的气相色谱仪（完全有效的气体分析仪器）。在该仪器中布置有构件、如风扇、过滤器、不同的电子控制单元、蓄电池和在更受限的意义下的气相色谱仪的不同的部件（射入单元、作为多毛细管的柱体、探测器单元），从而其有效地使用存在的空间。该仪器设置用于尤其是应用在工作安全中，并且应用在救援力量、如消防队中。

存在即使在不利的环境条件下也在耐用性、更广泛的使用性方面改进这种便携式气体分析设备的需求。

发明内容

本发明的任务是提供一种改进的便携式气体分析设备。