Устройство для ввода пробы в газовый хроматограф Советский патент 1983 года по МПК G01F13/00 G01N31/08 

Изобрегенив относится к устройствам опя ввода пробы исспецуемого вещества при помощи шприца в хроматографкческу копонку и может быть испопьаовано в газожидкостноЙ хроматографии, хроматог масо-спектрсметрии, ИК-спектрометрии дпя ввода минимально возможных количеств пробы при работе с набиввыми, а также металлическими и стеклянными ка пиллярными колонками как с применением делителя газового потока, так и без него, кроме того, может быть использо вано при работе с непосредственным вводом пробы внутрь капиллярных колонок Известно устройство для ввода пробы при помощи шприца в хроматографическую колонку, предназначенное для работы с капиллярными, колонками без делителя газового потока и содержащее металлический блок с электрообогревсм, внутр которого выполнена камера испарения, камеру для подвода газа-носителя в камеру испарения, канал для ввода иглы шприца в камеру испарений, герметично .перекрытий мембранной из самоуплотняющегося материала, накидную гайку-ради атор и штуцер для подсоединения хроматографической колонки . Однако данное устройство не позвопнет проводить работу с непосредственным вводом пробы внутрь колонки. Наиболее близк1а4 к предлагаемому является устройство для ввода пробы в газовый хроматограф, содержащее металлический блок с электрообогревом, внутри которого выполнена камера испарения канал для подвода газа-носителя, в камеру испарения, канал для ввода иглы шприда в камеру испарения, направляющу втулку, установленную в канале дпя ввода иглы шпршш и имеющую центральное отверстие для прохождения иглы, мембрану из самоуплотняющегося материала, прижимаемую к направляющей втулке посредством накидной гайки-радиатора, выходной штуцер для подсоединения хроматографической колонки и тройник с уплотнениями, соединяющий камеру испарения с колонкой 2. Известное уст{,юйство не может быть исподьеовано для работы с металлическими и стеклянными капиллярными колонками без делителя газового потока. Из-за наличия больших мертвых объемов (боль шой объем газона прав ля ющей трубки-вкладыша, использование соединительной трубки для подключения колонки и делителя потока к камере испарения) работа без делителя газового потока приводит к размытию хроматографических пиков на хроматограмме. Известное устройство не может быть также использовано для непосредственного ввода прюбы внутрь капиллярных колонок из-за большого расстояния между местом расположения колонки (тройником) и итлой шприца,а также из-за больших размеров внутреннего диаметра втулки и газонаправляющей трубки-вкладыша. Цель изобретения - обеспечение возможности работы с наполненными и капиллярными колоН1:ами, а также обеспечение ввода пробы без деления потока и непосредственно в капиллярную колонку. Указанная цель достигается тем, что устройство для ввода пробы в газовый хроматограф, содержащее металлический блок с электрообогревом, внутри которого выполнена камера,испарения, канал для подвода газа-носителя в камеруиспарения, канал для ввода иглы шприца в камеру испарения, направляющую втупку, установленную в канале для ввода иглы шпригца и имеющую центральное отверстие для прохождений иглы, мембрану из самоуплотняющегося материала, прижимаемую к направляющей втулке посредством накидной гайки-радиатора, выходной штуцер для подсоединения хроматографической колонки и тройник с уплотнениями, соединяющий камеру испа{эения с колонкой, снабжено шайбой, контактирующей с мембраной со стороны, противоположной месту расположения направляющей втулки, которая имеет цилиндрич:еский выступ, входящий в отверстие накидной гайки-радиатора, цеш ральное отверстие, расположенное соосно отверстию в направляющей втулке, и эксцентрично расположенное отверстие, причем поверхность шайбы, обращенная к мембране, имеет конусную форму, а втулка со стороны, обращенной к мембране, имеет центральное конусное углубление. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, в положении ввода пробы внутрь капиллярной колонки, разрез; на фиг. 2 хроматограмма свободных жирных кислот (молекулярный вес 172-340) потожировых выделений человека; на фиг. 3 - хроматограмма индивидуальной смеси н-угпеводородов C.jir -Слд с молекулярным весом 212-338. Устройство выполнено в виде металлического 1, снабженноготрубкой 2 дпя ввода пробы исследуемого вешества, камерой 3 испарения, каналом 4 апя вво газа-носвгепя, выхоаным штуцером 5 блока 1апя присоепинения копонки 6 и епектронагреватепем 7. Внутри камеры 3 испарения расположена метаппическая гаэонаправляющая трубка-вкпадыш 8, внутренний диаметр которой соответствует наружному диаметру копонки 6. Газонаправпяющая трубка-вкладыш 8 закреплена в камере 3 испарения при помощи тройника 9 с уплотнением 10, присоединенного концом, выполненным в виде гайки, к выходному штуцеру 5 блока 1. Внутри трубки 2 для ввода пробы рас.положена втулка 11 со сквозным отверотием 12 диаметром О,О4 мм. Отверстие 12 имеет с одной стороны коническую расточку для сцентрированного- ввода иглы 13 шприца 14, а с другой сторомыцилиндрическую расточку для посадки втупки 11 на колонку 6. Сверху втулки 11 расположена мембрана 15 из термо стойкой резины, на которую посажена металлическая шайба 16, служащая для точного направления иглы шприиа. Шайба 16 выпол шна с одной стороны с выступом цилиндрической формы, входящим в центральное отверстие 17 накидной гайк радиатора 18, прижимающей мембрану 15 к втулке 11, а с другой стороны - с поверхностью, обработанной на конус. Шайба 16 имеет центральное отверстие 19 для ввода иглы шприаа и эксцентрично расположенное отверстие 2О для вывода газов из полости 21 втулки 11. Трубка 2 для ввода пробы снабжена охлаждаемой трубкой 22. Хроматографическая колонка 6 соединена с камерой 3 испарения при помощи тройника 9 и закреплена в нем при помощи гайки 23с уплотнением 24. Боковой отвод 25 тройника 9 закрыт гайкбй 26 с уплотнением 27. Шприц 14 снабжен микростержнем 28, втянутым с отобранной пробой внутрь иглы 13. Капиллярная колонка 6 снабжена на входе двумя отверстиями 29 (в случае работы с нвпосредственнь1м вводом пробы внутрь колонки). При работе с делителем потока тройник 9 подключается к ловушке 30 для улавливания сбрасываемых анализируемы веществ, которая соединена с игольчатым вентилем 31. Устройство работает следующим образс. Йри работе с капиллярными колошсами без делителя газового потока пробу ис- . следуемого вешества, нанесенную на микростержень 28, втянутый внутрь иглы 13 шприиа 14, вводят через отверстие 19 шайбы 16, мембрану 15 и отверотие 12 втулки 11 во внутреннее пространство газоваправляющей трубки-вкла- . дыша 8 путем выдвижения микростержвя 28 из иглы 13. . За счет того, что выступ цилиндрической формы 16 входит в отверс гие 17 накидной гайки-радиатора 18, а втулка 11 выполнена с проходным отверстием 12 диаметром 0,04 мм в ческой расточкой, игла 13 шприца 14 и, следовательно, микростержень 28 с пробой входит точно в середину газонаправляющей трубки-вкладыща 8. Введенная проба испаряется во внутреннем объеме трубки-вкладыша 8. Пары подхватываются потоком газа-носителя, поступающего ао каналу 4, и направляются к хроматографической колонке 6. Маленький внутренний объем трубки-вкпвдыша 8 (10 мкл), в который проба JBBOдится на микростержне 28 диаметром. 0,ОО5 мм, позволяет проводить работу без применения делителя газового пэтока. Кроме того, выполнение трубки-вкпадыша 8 с маленьким объемом и крепп&ние тройника 9, в котором закреплена колонка 6, непосрецствекно к выходному штуцеру 5 блока 1 значительно сокращает мертвые объемы устройства, что позво ляет повысить точность количественного и качественного хроматографического анализа. I Герметичность устройства достигается с помощью мембрань 15, на которую посажена щайба 16. За счет того, что поверхность шайбы 16, соприкасающаяся с мембраной 15, обработана на конус, мембрана 15 расширяясь при нагревании, не вдавливается внутрь конической полости втупки 11. При работе с программированием температуры газы, омывающие мембрану 16 в конической полости 21 втупки 11, которые могут попасть в колонку 6 и отрицательно сказаться на результатах анализа, выводятся при помощи обычной медицинской иглы, которая вставляется в отверстие 2.О и проходит через мембрану 15 в полость втулки 11. При работе с непосредственным вводом пробы внутрь капиппяршых колонок с внутренним диаметром 0,05-1,5 мм конец колонки 6 входит в цилиндрическую расточку втупки 11. Диаметр аипиндри$1ческой расточки соответствует нару:1 сном диаметру копонки. KaiMepoft испарения в данном случае спужит непосреаственно вход колонки 6, а газ-носитель поступает в колонку 6 через два отверстия 29 (второе отверстие непоказано) на ее в входе. При этом в случае колонок с внутренним диаметром 0,05-О,4 мм игла 13 микрошприца 14 после прокалывания мембраны 15 задерживается перед отверстием 12 . втулки 11, а микростержень 28 с нанесеннойна него пробой выдвигается из иглы и входит через отверстие 12 внутрь капиллярной ко яонки 6. В случае применения капиллярных KoftoHOK с внутренним диаметром 0,5-1,5 мм внутрь колонки входит сама ягпа 13-, а затем выдвигается микро1: ержень 28. При работе с набивными колонками трубка-вкладыш 8 не используется, проба вводится непосредственно внутрь колонки, закрепленной в камере 3 испарения. При работе с концентрирующими устройствами в трубку 22 подают охлаж дающий агент. При работе с делителем газового потока боковой отвод 25 тройника 9 соединяют через ловушку 30 с игольчатым вентилем 31, необходимым дпя ограничения скорости потока газаносителя на сбросе. Для количественной воспроизводимости результатов работы устройства с непосредственным вводом пробы внутрь 82 капиллярной колонки с внутренним диаметром 0,25 и О,3 мм было проанапизи ровано с десятикратным и тридиатикратным повторением две смеси органических веществ, {«зличных по молекулярному весу: свободных высших жирных кислот потожировых выделений человека (мужчина - 41 год), имеющих молекулярный вес 172-340; индивидуальной смеси н-углеводородов С )4 молекулярным весом 212-338. Полученные хроматограммы приведены на фиг. 2 и 3. Приведенастатистическая обработка полученных данных, ошибка колеблет ся для высших жирных кислот в пределах 0,2-7,1 отн.% и для -углеводородов Cjc-C.24 0,6-4,5 отн.% в зависщуюсти от концентрации индивидуального состава компонентов и вещества, имеющегося в распоряжении исследо,вателя. Таким образом, устройство является универсальным, и может быть иcпoльзoвav но при работе с любыми хроматографическими колонками (набивными, металлическими и стеклянными колонками, металпкческими и стеклянными капиллярными колонками) как с применением децителя газового потока, так и €1ез него. Кроме того, устройство может быть использовано для работы с непосредсг.венным вводом пробы внутрь капиллярных колонок.

CSpoc

21

21

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ПРОБЫ В ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ, содержащее металпический бпок с эпектрообогревом, внутри которого выполнена камера испарения.канап для подвода гааа-носитепя в камеру испарения, канап для ввода иглы шприиа в камеру испарения, направляющую втупку, установленную в канале для ввода иглы шприца и имеющую центральное отве.рстнв опя прохождения иглы, мембрану ао самоугоюгняющегося материала, прижимаемую к направляющей втулке- посреапвом накидной гайки-рапиатора, выхоавой штупер для подсоединения хроматографической колонки и тройник с уплотненвомв, со диняющий камеру испарения с копойсой, отличающееся теМ, чго, с целью обеспечения возможности работы с наполненными и капиллярными копояхами, а также обеспечения ввода пробы непосредственно в капиллярную коповху, оно снабжено шайбой, контактирующей с мембраной со стороны, противоположной месту расположения направляющей втулки, которая имеет цилиндрический выступ, входящий в отверстие накианой гайки-радиатора, центральное отверстие, расположенное сорсно отверстию в направляющей втулке, и эксцентрично расположенное отверстие, причем поверхнскгть щайбы, обращенная к мембране, имеет конусную форму, а втулкасо стороиы, обращенной к мембране, имеет центрапьвое Р1 конусное углубление.s 00 to

Cztf.

J

MUH. 15.

15

Ciff fy

Czi

Pui.S