[发明专利]现场化学分析用的手提式气体色谱质谱仪

说明书

根据美国能源部与加里福尼亚大学之间的关于管理LawranceLivermore国家实验室的合同No.W-7405-ENG-48美国政府享有本发明的权利。

    发明背景

发明领域

本发明涉及特别适用于现场化学分析的手提式气体色谱质谱仪。

    相关技术描述

为了安全理由，快速地、高度精确的确定来自某些环境的、工业的、民用的或军用装置中未知化学制品的污染水平与类型是关键性的。虽然已有许多定量分析方法，但使用的仪器通常是笨重的因而不适用于例行的现场试样分析。尤其是，气体色谱质谱仪(GC/MS)是一种遍及世界的大多数实验室中常规用于定性与定量确定已知与未知化学制品种类的有力工具。GC/MS对通过GC柱分离的试样的每种成份进行质谱分析，提供每种成份的高度灵敏与精确的鉴定。

然而，大多数工业用的GC/MS系统是非手提式的以实验室为基地的系统，或只有当必需的外部支持设备(气源、真空系统，计算机等)也一起运送时才是可移动的。此外，大多数商业系统用于分析挥发性的试样。GC/MS系统的例子可在美国专利Nos.5686655、5837883、5313061与5083450中找到。Itoi的’655专利表示一个其中装配GC装置与MS装置使得系统占据较小的台面与地面空间的系统。’061专利描述一个内部体积小于1立方码的GC/MS系统。

存在一个研制一种用于在各种紧急与非紧急的环境中进行现场分析未知的化学试样的价格可行与功能有效的重量较轻的手提式仪器的需要。为此，一种手提式GC/MS系统已在Lawrence Livermore国家实验室设计与开发并描述在Andresen等的美国专利No.5525799中，在此作为参考。此系统经进一步改进以提供一种用于现场快速分析化学制品的手提式的、较轻的、较紧凑的、现场可靠/适用的GC/MS系统。

    发明概述

本发明是一种经改进的手提式气体色谱质谱仪(GC/MS)。本发明的目的是提供一种重量较轻(约55磅或25kg)的包括真实泵系统的GC/MS装置，此装置能进行所有试样类型的定性与定量分析，包括挥发物、液体及例如半挥发物、泥状沉积物、焦化的有机物与危险的有机物等复杂试样。此手提式GC/MS系统集成一个气相色谱仪、一个带有一个质量选择探测器的质谱仪、几个真空泵与一个带有专用软件的电子控制系统。全部GC/MS系统方便地安放与布置在一个外壳内，其中各个部件为组合式且容易装卸以便于维修与保养。

此手提式GC/MS系统引入了各种硬件特征，包括一个在万一真空丧失或加热器出事故的自动MS关断的安全电子系统；用于扩展试样分析、处理较大的毛细管GC柱与延长冲净时间的自备运载气源；一根在总管系统中的同外部气源连接的辅助运载气管；为保存用于试样分析的运载气体使用的运载气管的抽气能力；与一个带有一个小的试样容器以提高色谱与合成探测极限的GC注射器。配有用于加热器与真空泵之间的供电时间分配的计算机控制，导致较低的峰值功率要求。

本发明的一个实施例包括一个“准备(备用)状态”能力，在此状态下真空泵与加热器在GC/MS装置运往试样分析现场期间保持MS处于工作或接近工作的压力与温度条件。这个创新的特点使GC/MS系统能在工作或接近工作条件下运送以便消除或缩短能在现场分析试样之前的停工时间(或斜升时间)。装置的低功率消耗使GC/MS能通过一个变换器由车辆上的香烟打火机插口开动。

此手提式GC/MS可应用于许多领域，包括法庭与法律实施、化学武器监测、危险材料监测与净化、环境保护、军事(即高爆炸物与推进剂分析)、食物与药品分析、国际条约核实工作及科学现场研究。此GC/MS技术将由工业界与美国政府用于已知与未知化学制品的现场分析与鉴定。

从下面更详细的描述与附图中的图示说明，本发明的上述与其它的目的、特征及优点将变为显而易见。

    附图简述

包括在本申请内并构成本申请一部分的各附图，图示说明本发明的各实施例，并同下面描述一起用于说明本发明的原理。

图1A示意表示一个根据本发明的气体色谱质谱仪系统的顶视图。

图1B示意表示一个根据本发明的气体色谱质谱仪系统的侧视图。

图2表示根据本发明的气相色谱仪的注射器。

    发明详述