[發明專利]一種氣體樣本相對濃度提升裝置及方法

無效

• 申請號: 201110079658.2
• 申請日: 2011-03-31
• 公開（公告）號: CN102279233A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 周志權;趙占鋒;姜杰;喬曉林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: G01N30/24
• 分類號: G01N30/24
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

技術領域

?本發明涉及一種氣體進樣裝置，具體地說是一種在應用質譜分析儀對低濃度氫氣或氦氣等混合氣體樣品進行分析的過程中，可以有效提高氫氣或者氦氣在混合氣體中的相對濃度的濃度提升裝置及方法。

背景技術

眾所周知，在很多對測試樣品進行富集操作的應用中，產生的樣品多數為二元混合氣體，其中一種為氫氣或氦氣等待檢測氣體，另一種則為在富集過程中泄漏入富集腔中的氮氣、氬氣等輔助性氣體，在很多檢測應用過程中，這個比例可以達到1000：1以上。而低濃度的混合氣體，會對分析儀器檢測待測氣體成分的可靠性、準確性產生很大的影響，尤其是質譜分析儀器，當樣品中其它成分的氣體過多，大分子量的氮氣等會嚴重影響小分子量的氫氣等的捕獲和檢測，甚至造成無法對待測氣體進行有效檢測。因此，在質譜儀及其它分析檢測儀器的使用中，為保證檢測結果的可靠性，對待檢測樣品有一個最低的濃度要求，當待檢測的氣體樣本的濃度低于該最低濃度，需要對待測樣品進行預處理，以提高待檢測的樣品的相對濃度。

現階段，為了提高待測氣體樣本相對濃度的目的，一般采用氣體選擇性分離膜對待測樣本進行預處理，使二元混合氣體通過氣體選擇性膜進行選擇處理，將樣品中部分不需要的氣體分離出去，這種方案雖然能夠保證待檢測樣品的相對濃度，但由于這種分離技術需要特制的氣體分離膜，生產成本和操作復雜性高，給工業生產和研究工作帶來麻煩。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的缺點和不足，提出一種結構合理、使用方便，能夠顯著降低設備生產成本，提高待測氣體樣本的相對濃度，保證測試可靠性的氣體樣本相對濃度提升裝置及方法。

????本發明可以通過以下措施達到：

????一種氣體樣本相對濃度提升裝置，其特征在于設有緩沖腔、真空泵，緩沖腔設有進氣口、排氣口以及出氣口，進氣管、排氣管和出氣管的一端分別經進氣口、排氣口、出氣口與緩沖腔相連接，排氣管的另一端與真空泵相連接，進氣管、排氣管和出氣管上分別設有進氣閥門、排氣閥門、出氣閥門。

本發明中緩沖腔也可以由相互連接的進氣管、排氣管和出氣管構成，緩沖腔的容積范圍為2cm³~300cm³，進氣管、排氣管和出氣管長度范圍為50mm~500mm，其中進氣管、出氣管管內徑為1.5mm~3mm，排氣管內徑大于5mm，采用直管形式連接，當緩沖腔由進氣管、排氣管、出氣管構成時，管道采用螺旋或曲折形式會提高系統性能。

本發明可以設有控制器，控制器內設有控制單元和分別與控制單元相連接的進氣閥門驅動電路、排氣閥門驅動電路、出氣閥門驅動電路、通信接口以及數字鍵盤和手動開關，其中控制單元可以通過DSP或者單片機實現，通信接口可以采用RS232或RS485接口，通過此接口上位機可以與控制單元進行通信，從而實現該裝置的遠程自動控制，數字鍵盤及手動控制開關與控制單元相連，用于手動設置控制參數及執行控制命令，在使用過程中，控制器分別與進氣閥門、排氣閥門、出氣閥門以及真空泵相連接，工作人員通過使用數字鍵盤和手動開關設置輸入參數，而控制器內控制單元則根據對該信號以及經通信接口輸入的信息的分析處理，輸出控制三路閥門驅動電路的工作狀態命令以及控制真空泵工作狀態的命令，從而達到控制進氣閥門、排氣閥門、出氣閥門的開關狀態和真空泵的工作狀態的目的。

?????一種氣體樣本相對濃度提升方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：緩沖腔排氣，打開緩沖腔的排氣閥門，使用真空泵將緩沖腔內的空氣排出；

步驟二：輸入待處理樣本并進行處理，打開進氣管上的進氣閥門以及排氣管上的排氣閥門，使待處理氣體樣本經進氣管進入緩沖腔內的同時，使用真空泵將緩沖腔內的待處理氣體樣本經排出管排出，

步驟三：提取樣本，步驟二中真空泵持續工作一段時間后，關閉進氣管上的進氣閥門以及排氣管上的排氣閥門，使緩沖腔處于相對密閉狀態，處理后的氣體樣本位于緩沖腔內；

步驟四：輸出樣本，打開位于出氣管的出氣閥門，使緩沖腔收集的氣體樣本經出氣管向外輸出。

本發明步驟一中真空泵的排氣操作至少應持續120s，步驟二中真空泵對待處理樣品的抽取時間應至少持續60s，真空泵的抽速至少為1L/s，以獲得品質較高的待測氣體樣品。