[发明专利]用于化学样品的压力控制分流的系统和方法

说明书

压力控制分流可用于将化学样品从注入源注入到检测器(例如，质谱仪)，以通过减小的峰宽进行化学分析(例如，气相色谱分析或气相色谱‑质谱联用分析)。例如，首先将样品转移到第一压缩空间；然后升高系统中的压力以压缩样品，从而将其在第二压缩空间和柱之间分流。与压缩和分流之前的峰宽相比，分流到柱的样品部分可具有减小的峰宽，但可维持相同的峰高以保持用于痕量水平分析的高灵敏度。该样品部分可穿过柱并洗脱到检测器，以通过降低的化学噪声进行分析。较快的注入速率可允许较快的分析时间，因为在样品到达检测器之前需要较少的化学品分离。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月25日提交的美国临时专利申请第62/750,384号的权益，该临时专利申请的全部公开内容出于所有目的全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种将样品注入气相色谱(GC)柱中的技术，并且更具体地涉及一种使用受控的压力升高来在GC柱与单独的压缩空间(volume)之间压缩和分流样品从而减小样品的峰宽的技术。

背景技术

多年来，提高气相色谱的速度一直都是大量研究的目标。使用较短的柱、较薄的柱涂层、较快的流速和较快的温度斜升可允许所有化合物更快地从GC柱洗脱。然而，使用具有较薄涂层的较短柱会降低柱的分离能力，这会导致峰分离受损。此外，如果样品在短时间范围内不均匀地分布到柱上，则峰会变得失真。因此，在一些情况下，希望可以提高样品到GC柱上的注入速率或沉积速率以减小峰宽并因此降低GC柱的必要分离能力，从而减少分析时间。为了提高注入速率，过去一直采用三种技术；流量控制分流、脉冲不分流注入，以及简单地减小待注入的样品体积。减小待注入的样品体积降低了分析的灵敏度。

流量控制分流使用流量和压力控制器来设定柱头压力，同时还允许受控量的气体通过“流出”端口排出。在给定温度、载气组成、载气压力和柱配置(例如，长度和内径)下，通柱的流量可使用载气在特定GC柱温度时的粘度来计算。即，简单地通过实施计算出的压力来控制通过GC柱的流量。虽然提高了更快的总流速并且提高了样品注入速率，但是在恒定压力下通过流量控制分流技术进行分流会使峰面积与流出量成比例地减小，从而降低了分析的灵敏度。即，通过流量控制分流进行20:1分流将使检测到的峰的面积减小大约20倍，但由于峰变窄，峰高可略微降低。通过流量控制分流进行分流时，逐渐升高压力无效，因为由于在压力变化时试图控制分流速率的固有困难，逐渐升高压力会导致分流比不一致，尤其是当试图实现低分流比(例如，2:1、3:1或小于10:1)时。如果分流比不一致，则该技术将无法很好地重现，因此无法实现高度定量。

脉冲不分流注入升高了注入时的压力以压缩柱头处的样品。尽管已显示脉冲不分流注入可减小峰宽，但效果仅限于将峰宽减小1.5倍至2倍，这对于许多应用而言是不够的。此外，脉冲不分流注入通常与液体溶剂注入一起使用，以减少注入器中溶剂膨胀的影响，但在注入初始处于气相的样品时效率较低。

发明内容

本发明涉及一种将样品注入气相色谱(GC)柱中的技术，并且更具体地涉及一种通过受控的压力升高在GC柱和单独的压缩空间之间压缩和分流样品从而减小样品的峰宽的技术。通过提高样品注入速率来减小峰宽减少了在GC柱的端部处进行检测之前解析化合物所需的时间。

压力控制分流(PCS)改善了到GC柱上的注入速率，而不会降低洗脱峰顶点处的信噪比。通过控制压力和压力变化速率来保持分流比。