[发明专利]自动化热解吸系统和方法

说明书

根据本技术的实施例，一种自动化热解吸系统包括：样本管，其包括用以包含分析物的腔室；样本管上的可见标记；热解吸装置；以及样本管监测系统。该热解吸装置被配置成容纳样本管并且包括加热设备。该加热设备被配置成对热解吸装置中的样本管进行加热，并且由此使分析物从样本管解吸。样本管监测系统包括：光学传感器，其被配置成读取样本管上的可见标记并且生成与其相对应的输出信号；以及控制器，其被配置成从光学传感器接收与可见标记相对应的输出信号，并且基于该输出信号来确定样本管相对于热解吸装置的取向。

技术领域

本技术涉及热解吸装置和方法，并且更特别地，涉及自动化热解吸装置和方法。

背景技术

气相色谱法本质上是一种物理分离方法，其中载气中的蒸气样本的成分被吸附或吸收，并且然后被柱中的固定相材料解吸。该固定相材料与样本各种组分之间的相互作用（其基于组分的分配系数当中的差异而不同）使得样本被分离成相应的组分。在柱的端部处，各个组分在时间上被或多或少地分离。气体的检测提供了通常被称为色谱图的时间标度的（time-scaled）模式，该模式通过与已知样本的校准或比较来指示存在于测试样本中的成分及其特定浓度。发生这种情况的过程的示例在授予Hinshaw的美国专利No. 5,545,252中被描述。

通常，要测量的分析物被样本管中的吸附剂（absorbent）保留并被浓缩在其上。一旦将分析物收集在样本管中，然后就将该管运送到热解吸单元，其中该管被放置在惰性气体（诸如，氦气或氮气）的流动路径中。随后加热该管，由此使分析物解吸，并且载气将分析物吹扫出该管。在某些情况下，在将样本引入到色谱柱中之前，将捕集阱（trap）定位在样本管的下游，以便进一步对分析物进行预浓缩，并且偶尔从其中去除水分。这种捕集阱的一个示例是通常被冷却至低于环境温度的吸附剂捕集阱，其可以仅仅是具有合适吸附剂材料的另一个吸着剂管。当样本气体首先传递通过该管时，吸附剂捕集阱吸附分析物。然后通常通过加热将分析物随后从捕集阱解吸到色谱柱中，以用于如上所描述的那样进行随后的分离和分析。通常，该柱直接耦合到热解吸单元中的吸着剂管，或者该单元经由传递线（诸如例如，经由一定长度的熔融石英管状物）直接连接到柱。

使用热解吸单元进行色谱分析的一种常见应用是用以确定特定环境的成分。例如，通常期望检测某种空气样本中存在的挥发性有机化合物（VOC）的量。做到这一点的一个方式是通过首先将装有吸附剂材料的样本管运送到待测试的环境中，并且允许空气中的VOC通过自然扩散（通常称为“扩散性的”或“被动采样”）迁移到该管中。可替代地，可以使用小型真空泵（通常被称为“泵送采样”）来通过这种管抽取气体样本（通常是环境空气）来收集VOC。在每种情况下，随着空气传递通过该管，要测量的分析物（即，VOCS）被吸附剂保留并且被浓缩在吸附剂上。

一旦以这种方式收集了VOC，就将样本管运送到热解吸单元，其中该管被放置在惰性气体（诸如，氦气或氮气）的流动路径中。随后加热样本管，由此使分析物解吸，并且载气将VOC吹扫出该管并且吹扫到第二捕集阱（通常被冷却至低于环境的温度）或色谱柱中。通常，色谱柱直接耦合到吸着剂管或热解吸单元中的低于环境温度的捕集阱，或者该单元经由传递线（诸如例如，经由一定长度的熔融石英管状物）直接连接到柱。

一些热解吸装置是使样本管的处理和处置自动化的自动化热解吸装置或单元。例如，可从PerkinElmer获得的TurboMatrix 650 ATD是一种自动化分析热解吸器，其包括圆盘传送带（carousel）、机器人臂、加盖/去盖站和采样站。在使用时，机器人臂自动从圆盘传送带收集样本管，并且将样本管运送到加盖/去盖站，在其中，端盖从样本管被去除。然后，机器人臂将未加盖的样本管放置在采样站中。如上所描述，在采样站中，对样本管进行加热以使分析物从样本管解吸。此后，机器人臂将样本管返回到加盖/去盖站（在其中，给样本管重新加盖），并且然后返回到圆盘传送带。

发明内容