专利名称：用于对瓶内气体减压速率进行控制的方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对容纳了气体试样的瓶(vial)内的减压进行控制的系统和方法。更具体地，本发明涉及用于在预定速率下对容纳气体试样的瓶进行减压的系统和方法。
背景技术：
在通常的顶空进样分析中，液体或固体试样容纳在连接到顶空进样装置的瓶中。 顶空进样(head space sampling)装置用于在瓶内对试样上方的顶部空间进行采样。通常， 加热试样以制造充满顶部空间的蒸气。在顶空进样之前，以受控的方式用提供到瓶的气体对瓶进行加压。例如，通常可以通过气体对瓶进行加压，直到达到所选压力。当在顶空进样装置内存在所需压カ特征吋，来自顶部空间的气体可以被引导至顶空分析器。通常的顶空进样装置具有采样环，所述采样环用于接收瓶的顶部空间内的气体试样的一部分。这些顶空装置通常具有通风阀，从而将气体试样的一部分从瓶抽吸到采样环， 所述通风阀用于使气体从顶部空间经过采样环而排出到外部压カ环境。但是，现有的顶空进样装置无法被编程以精确地控制将气体从顶部空间经过采样环而排除到外部压カ环境。 因此，从瓶转移到采样环的气体试样的数量会根据试样不同而显著改变。此外，由于将气体从顶部空间经过采样环排出到外部压カ环境而引起的突然的压カ变化，会使之前在系统内建立的任何液/气平衡偏移，从而导致不一致的結果。此外，将气体从顶部空间排出到不合需要的低压，会导致采样环内压力不足，因此导致采样环内气体试样浓度不足。ー些通常的顶空进样装置具有背压调节器，所述背压调节器用于将瓶和采样环内的压カ主动维持在所需水平。但是，这些装置需要附加的气体源来主动调节排放压力。此外，在对瓶进行加压之后，通风阀的开ロ会使得瓶和采样环内的压カ快速降低到由背压调节器设置的压力。压カ的所述快速降低使得很难将一致数量的气体传送到采样环和顶空分折器，导致顶空分析过程中的区域重复性差。因此，相关领域中需要用于以渐进的、受控的方式在顶部空间内减压的自动可编程的系统和方法，从而维持发送到气体分析器的气体试样浓度的一致性。相关领域中还需要以所需速率在顶部空间内减压到所需压カ的自动可编程的系统和方法，所述所需速率和所述所需压カ适合于任意采样环容积。
发明内容
本发明公开了ー种用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法，所述瓶具有要由顶空进样装置进行采样的顶部空间，所述顶空进样装置具有通风路径和采样环，所述通风路径可连接成与低压カ环境流体连通，所述采样环可连接在所述顶部空间和所述通风路径之间并与所述顶部空间和所述通风路径流体连通，所述方法包括如下步骤在所述采样环和所述顶部空间之间建立流体连通；在所述顶部空间内建立试样气体压力，所述试样气体压カ高于所述低压カ环境中的压カ；通过所述通风路径将所述采样环连接成与所述低压 カ环境流体连通；以预定速率将气体从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压カ环境，从而使试样气体能够从所述顶部空间流动到所述采样环。本发明还公开了ー种顶空进样装置，用于对来自瓶的顶部空间的气体试样进行采样，所述顶空进样装置包括加压气体导管，其具有用于接收加压气体的入ロ，所述加压气体导管可连接成与所述顶部空间流体连通；压カ传感器，其用于对所述加压气体导管内的气体压力进行测量，所述压カ传感器被构造成产生表示所述气体压カ的压カ信号；通风路径，其可连接成与低压カ环境流体连通；采样环，其可连接在所述顶部空间和所述通风路径之间并与所述顶部空间和所述通风路径流体连通；通风阀，其位于所述通风路径中，并且能被选择性地调节以对气体从所述顶部空间经过所述采样环流动到所述低压力环境的速率进行控制；控制器，其与所述通风阀通信并适于调节所述通风阀，以对所述加压气体导管内的压カ进行控制，所述控制器被构造成接收来自所述压カ传感器的所述压カ信号，其中，所述控制器适于调节所述通风阀，使得以预定速率将气体从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压カ环境。
在參考附图的详细描述中，本发明的优选实施例的这些和其他特征将更加显而易见，其中图1是如本说明所述示出了用于对瓶内的气体加压的速率进行控制的示例性方法的流程图，所述瓶具有顶部空间，所述顶部空间容纳气体试样，通过顶空进样装置对所述气体试样进行采样。图2是如本说明所述示出了用于对瓶内的气体加压的速率进行控制的另ー示例性方法的流程图，所述瓶具有顶部空间，所述顶部空间容纳气体试样，通过顶空进样装置对所述气体试样进行采样。图3是如本说明书所述的示例性顶空进样装置的示意图。图4A和图4B是如本说明书所述的示例性顶空进样装置的示意图。图4A示出了当系统的采样环与加压气体导管和容纳试样的瓶流体连通时、顶空分析系统的构造。图4B 示出了当系统的采样环与载气导管和分析柱流体连通时、顶空分析系统的构造。图5、图6A、图6B、图7、图8A和图8B包括显示通过实施和使用本说明书中公开的方法、装置和系统所获得实验数据的图和表，在下面的具体实施方式
的“实验性示例”部分中进ー步详细描述了图5-图8B。
具体实施例方式根据各种实施例，公开了用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法，所述瓶具有容纳气体试样的顶部空间。在这些实施例中，通过顶空进样装置对瓶的顶部空间内的气体试样进行采样。在ー些方面，顶空进样装置可以包括通风路径、采样环和通风阀，所述通风路径可连接成与低压カ环境流体连通，所述采样环可连接在顶部空间和通风路径之间、并且连接成与顶部空间和通风路径流体连通，所述通风阀放置在通风路径中。可以选择性的调节通风阀，以对气体从顶部空间经过采样环流动到低压カ环境的速率进行控制。顶空进样装置还可以包括用于在采样环和顶部空间之间建立流体连通的装置。在ー个方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括在采样环合CN 102541105 A
顶部空间之间建立流体连通。在另一方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括在顶部空间内建立试样气体压力。在这个方面，试样气体压カ高于低压力环境中的压力。在附加的方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括通过通风路径将采样环连接成与低压カ环境流体连通。在另一方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括调节通风阀，从而以预定速率将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境，从而使得采样气体从顶部空间流动到采样环。在ー些方面，顶空进样装置可以包括通风路径、采样环、通风阀和加压气体导管， 所述通风路径可连接成与低压カ环境流体连通，所述采样环可连接在顶部空间和通风路径之间、并且连接成与顶部空间和通风路径流体连通，所述通风阀放置在通风路径中，所述加压气体导管具有用于接收加压气体的入口。在这些方面，加压气体导管可以可选择的连接成与通风路径和采样环流体连通。在另一方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括在顶部空间和加压气体导管之间建立流体连通。在另一方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括用加压气体对加压气体导管进行加压以在顶部空间内建立试样气体压力。 在这个方面，试样气体压カ可以高于低压カ环境中的压力。在附加的方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括通过通风路径将采样环连接成与低压カ环境流体连通。在另一方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括对瓶的顶部空间内的气体压力进行监測。在另一方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括调节通风阀，以将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境，以使得瓶的顶部空间内的气体压力逐渐降低到预定压カ设定点，从而使得气体以所需方式从顶部空间流动到采样环。还公开了对来自瓶的顶部空间的气体试样进行采样的顶空进样装置。在ー个方面，顶空进样装置可以包括加压气体导管，所述加压气体导管具有用于接收加压气体的入 ロ。在这个方面，加压气体导管可以连接成与瓶的顶部空间流体连通。在附加的方面，顶空进样装置可以包括通风路径，所述通风路径可连接成与低压カ环境流体连通。在另ー方面， 顶空进样装置可以包括采样环，所述采样环可连接在顶部空间和通风路径之间、并且连接成与顶部空间和通风路径流体连通。在另一方面，顶空进样装置可以包括用于在瓶的顶部空间与采样环之间建立流体连通的装置。在另一方面，顶空进样装置可以包括通风阀，所述通风阀放置在通风路径中，并且可以选择性的调节通风阀，以对气体从顶部空间经过采样环流动到低压カ环境的速率进行控制。在另一方面，顶空进样装置可以包括控制器，所述控制器与通风阀通信并且适合于调节通风阀，以对顶部空间内的压カ进行控制。在这个方面， 控制器可以适合于调节通风阀，以使得在预定速率下将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境。根据各种实施例，公开了顶空分析系统，所述顶空分析系统包括顶空进样装置和顶空分析器。在示例性方面，顶空分析系统可以对来自瓶的顶部空间的气体试样进行采样和分析。顶空分析器构造成接收来自顶空进样装置的液体试样、将液体试样发送到分析装置中以用于分析、并且检测和报告分析的結果。分析装置可以是不由顶空分析器提供的用户可选择组件(例如，气相色谱柱)。通常，在分析系统运行之前，用户选择柱，并将该柱转入顶空分析器中。在通过气相色谱柱对试样进行分析之前，试样的組成部分穿过顶空分析器中的检测器，以用于检测。在某些实施例中，顶空分析器可以包括质谱仪。可以通过质谱仪直接分析和检测试样，而在质谱分析之前不需要単独的步骤。可替换地，可以首先通过色谱柱来分析试样，之后通过质谱仪进行进ー步的分析和检测。在ー个方面，顶空分析系统的顶空进样装置可以包括加压气体导管，所述加压气体导管具有用于接收加压气体的入ロ。在这个方面，加压气体导管可以连接成与瓶的顶部空间流体连通。在另ー方面，顶空分析系统的顶空进样装置可以包括压カ传感器，所述压カ 传感器用于对加压气体导管内的气体压力进行测量。在这个方面，压カ传感器可以构造成产生表示加压气体导管内以及瓶的顶部空间内的气体压力的压カ信号。在附加的方面，顶空分析系统的顶空进样装置可以包括通风路径，所述通风路径可连接成与低压カ环境流体连通。在另ー方面，顶空分析系统的顶空进样装置可以包括采样环，所述采样环可连接在顶部空间和通风路径之间、并且连接成与顶部空间和通风路径流体连通。在另ー方面，顶空分折系统的顶空进样装置可以包括通风阀，所述通风阀放置在通风路径中，并且可以选择性的调节通风阀，以对气体从顶部空间经过采样环流动到低压カ环境的速率进行控制。在另一方面，顶空分析系统的顶空进样装置可以包括用于在瓶的顶部空间与采样环之间建立流体连通的装置。在另一方面，顶空分析系统的顶空进样装置可以包括控制器，所述控制器适合于接收来自压カ传感器的压カ信号。在这个方面，控制器可以与通风阀通信，并且通过调节通风阀来控制通风阀，以控制加压气体导管(和顶部空间)内的压力。控制器可以适合于将来自压カ传感器的压カ信号与预定压カ设定点进行对比。控制器还适合于调节通风阀，使得加压气体导管(和顶部空间)内的气体压力逐渐降低至预定压カ设定点。在另一方面，顶空分析系统可以包括载气导管，所述载气导管具有用于接收载气的入口。在另一方面，采样环可以连接成实现顶部空间与通风路径之间、或载气导管与顶空分析器之间的流体连通。通过參考下面的详细描述、示例、附图和权利要求、及其前后的描述，可以更易于理解本发明。但是，在公开和描述本装置、系统和/或方法之前，应当理解除非另有说明，否则本发明不限于所公开的具体装置、系统、和/或方法，因此必然可以改变。还应当理解，在本说明书中使用的术语只是为了描述具体的方面，而不是要加以限制。提供本发明的下面的描述，作为以本发明的最佳、当前已知的实施例来提供本发明的教导。为此，相关领域的技术人员会理解并意识到，对在本说明书中描述的发明的各个方面可以进行很多改变，而仍然能获得本发明的有益結果。同样显而易见的，通过选择本发明的ー些特征而不使用其他特征，也可以获得本发明的ー些所需优点。因此，本领域技术人员会意识到，本发明可以有很多修改和改变，这些修改和改变在某些条件下甚至可以是优选的，并且这些修改和改变也是本发明的一部分。因此，下面的描述提供作为对本发明的原则的说明，而不是对本发明加以限制。在下面的说明书和权利要求书中，提到很多术语，这些术语将被定义为具有下列含义如在整个说明书中所使用的，単数形式“ー个”和“该”也涵盖了复数个所指的对象的情形，除非上下文另有明确指示。在本说明书中范围可以表示从“约”ー个具体值和/或到“约”另一具体值。当表示了这样的范围吋，另ー方面包括从ー个具体值和/或到另一具体值。类似的，当通过使用在前修饰“约”来将值表示为近似值时，应当理解具体值形成另ー情況。还应当理解，每个范围的端点是既与另一端点相关又独立于另一端点的标志。如本说明书中所使用的，术语“可选的”或“可选地”表示随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且说明书包括所述事件或情况产生的情形、和所述事件或情况不产生的情形。如本说明书中所使用的，术语“顶部空间”表示瓶或其他装满气体的容器的一部分。因此，如果将固体试样放置在容器内，顶部空间将包括容器的由气态物质填充的部分， 而不包括容器的由固体试样所占据的部分。类似地，如果容器内只容纳有气态物质，则顶部空间将包括容器的整个容积。如本说明书中所使用的，术语“采样环”指的是用于气体、液体或流体试样的容器。 如本说明书中所描述的，采样环可以选择性的放置成与顶空进样装置和顶空分析器当中的任ー个流体连通。采样环构造成接收来自与顶空进样装置流体连通的瓶或其他试样容器的试样的至少一部分。在接收来自试样容器的试样的一部分之后，采样环构造成能够将试样传送到顶空分析器。在一些实施例中，采样环构造成能够实现采样环与顶空分析器之间的流体连通、或采样环与通风路径之间的流体连通，但是不能同时实现上述两种情況。如本说明书所使用的，举例来说并且不受限制的，采样环可以是通常的采样环、通常的样品捕集阱 (sample trap)、通常的样品池(sample cell)等，例如本说明书中描述的示例性采样环。如本说明书所使用的，术语“瓶”指的是容纳顶部空间的任何通常的容器，无论是否有气体、液体、流体或固体试样。举例来说并且不受限制的，瓶可以是通常的玻璃试样瓶。 如上所述，瓶中由气体所占据的空间是顶部空间。期望瓶可以构造成容纳顶部空间和试样， 所述顶部空间和所述试样具有从约5毫升(mL)到约22毫升(mL)的組合容积。但是，如本说明书所公开的，可以使用具体顶部空间和试样的任何适合容积。本说明书公开的并且如图1和2所示的是用于在瓶内控制气体减压的速率的方法，所述瓶具有容纳气体试样的顶部空间。如下所述，可以通过顶空进样装置来对顶部空间内的气体试样进行采样。在示例性方面，顶空进样装置可以包括通风路径、采样环和位于通风路径中的通风阀，所述通风路径可连接成与低压カ环境流体连通，所述采样环可连接在顶部空间与通风路径之间、并且可连接顶部空间与通风路径之间的流体连通。期望通风阀可以选择性的调节，以控制气体从顶部空间经过采样环流动到低压カ环境的速率。还期望顶空进样装置可以包括用于在采样环和顶部空间之间建立流体连通的装置。期望瓶可以是通常的玻璃试样瓶。还期望瓶可以构造成容纳具有从约5毫升(mL) 到约22毫升(mL)的容积的试样。还期望加压气体可以是适合于具体试样的任何气体。例如，为了具体试样，加压气体可以是基本非反应性的或惰性的。因此，举例说明并且不受限制的，期望加压气体可以是氦气、氢气、氮气、氩气等。在一个示例性方面，期望加压气体可以是甲烷和氩气的混合物，例如但不限于氩气中5%的甲烷。在一个示例性方面，期望采样环可以连接到用于提供采样环和顶空进样装置的元件之间的选择性流体连通的通常的阀，或定位于该阀内。举例来说并且不受限制的，采样环可以连接到多ロ阀(例如，六ロ旋转阀、多ロ隔膜阀等)或定位在该多ロ阀内。还期望采样环可以是包括多个多ロ阀或隔膜阀的微机械加工机电系统的一部分。还期望还期望采样环可以是通常的化学捕集阱(chemical trap)，例如本说明书中所公开的这些化学捕集阱。
期望低压カ环境可以是压力比瓶内的加压后压力低的任何压カ环境。例如，低压 カ环境可以是周围环境、低周围环境和压カ高于周围压カ的环境。在示例性方面，期望顶空进样装置可以是在本说明书中公开的顶空进样装置，例如，在图3和其相关描述中所公开的顶空进样装置。还期望顶空进样装置可以是本说明书中开的顶空分析系统的一部分，例如，图4A-4B和其相关描述中所公开的顶空分析系统。如图1所示，在ー个方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括在采样环和瓶的顶部空间之间建立流体连通的步骤10。在这个方面，如本说明书中所述的，期望在采样环和顶部空间之间建立流体连通的步骤10可以包括用针或其他适合的采样探针(例如，多ロ阀)穿过瓶的隔膜，所述针或所述采样探针具有与采样环流体连通的孔。可选的，在附加的方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括调节瓶内的试样的温度、以在顶部空间中产生蒸气的步骤。在这个方面，期望可以加热试样以在顶部空间中产生蒸气。还期望顶部空间可以包括试样的气态部分。在一个示例性方面， 期望在采样环和顶部空间之间建立流体连通的步骤10之前、可以调节瓶内的试样的温度。 可替换地，还期望在采样环和顶部空间之间建立流体连通的步骤10之后、可以调节瓶内的试样的温度。在另一方面，如图1所示，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括在顶部空间内建立试样气体压カ的步骤20。在这个方面，试样气体压カ可以高于低压カ 环境中的压力。期望试样气体压カ可以在从约100到约800千帕(kPa)的范围内。更具体地，试样气体压カ可以在从约130到约310kPa的范围内。在一个示例性方面，试样气体压力可以是约200kPa。在附加的方面，如图1所示，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括通过通风路径将采样环连接成与低压カ环境流体连通的步骤30。如图1所示，在另一方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括调节通风阀、以使得气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的步骤40。在这个方面，期望将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境，可以使得试样气体从顶部空间流动到采样环。可选的，在ー个方面，可以调节通风阀，以使得在预定速率下将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境。在这个方面，期望将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的预定速率可以在从约0到约25千帕每秒(kPa/sec.)的范围内，更优选地在从约0. 5到约6kPa/SeC的范围内。在一个示例性方面，将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的预定速率可以为约2. 3kPa/sec0如本说明书中所使用的，将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的预定速率表示顶部空间内压力下降的速率。因此，即使将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的预定速率被设置为正速率，该速率也反映瓶的顶部空间内下降的压力。在某些方面，顶空进样装置还可以包括加压气体导管，所述加压气体导管可连接成与瓶的顶部空间流体连通。在这些方面，加压气体导管可以具有用于接收加压气体的入 ロ。期望加压气体可以是适合于具体试样的任何气体。例如，为了具体试样，加压气体可以是基本非反应性的或惰性的。因此，举例说明并且不受限制的，期望加压气体可以是氦气、 氢气、氮气、氩气等。在一个示例性方面，期望加压气体可以是甲烷和氩气的混合物，例如但不限于氩气中5%的甲烷。在另一方面，期望加压气体导管可以连接成与通风路径和与采样环流体连通。如图2所示，在ー个方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括在顶空进样装置的顶部空间、采样环和加压气体导管之间建立流体连通的步骤110。在这个方面，如本说明书所述，期望在顶部空间、采样环和加压气体导管之间建立流体连通的步骤110可以包括用针或其他适合的采样探针穿过瓶的隔膜，所述针或所述采样探针具有与采样环流体连通的孔。期望只要(1)加压气体导管可连接成与瓶的顶部空间流体连通和 (2)采样环可连接在瓶的顶部空间与通风路径之间、并且采样环可连接成与瓶的顶部空间和通风路径流体连通，则顶部空间、采样环和加压气体导管的任何布置适合于所公开的方法的目的。例如，尽管在本说明书中说明和描述的ー些示例指出加压气体导管可连接成与通风路径流体连通，但是还期望加压气体导管和通风路径可以分别连接成与顶部空间流体连通。可选地，在附加的方面，如图2所示，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括调节瓶内的试样的温度、以在顶部空间中产生蒸气的步骤100。在这个方面，期望可以加热试样以在顶部空间中产生蒸气。还期望顶部空间可以包括试样的气态部分。在一个示例性方面，期望在顶部空间、采样环和加压气体导管之间建立流体连通的步骤110 之前、可以调节瓶内的试样的温度。可替换地，还期望在顶部空间、采样环和加压气体导管之间建立流体连通的步骤110之后、可以调节瓶内的试样的温度。在另一方面，如图2所示，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括用加压气体对加压气体导管进行加压、以在顶部空间内建立试样气体压カ的步骤120。在这个方面，试样气体压カ可以高于低压カ环境中的压力。期望试样气体压カ可以在从约100 到约SOOkPa的范围内。更具体地，试样气体压カ可以在从约130到约310kPa的范围内。在一个示例性方面，试样气体压カ可以是约170kPa。在另一方面，期望可以由顶空进样装置的用户来设置试样气体压力。在附加的方面，如图2所示，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括通过通风路径将采样环连接成与低压カ环境流体连通的步骤130。在这个方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法还可以包括对瓶的顶部空间内的气体压力进行监测的步骤140。期望使用通常的压カ传感器可以实现对顶部空间内的气体压カ进行监测的步骤140，所述通常的压カ传感器放置成与加压气体导管流体连通。但是，期望压カ传感器可以放置在顶空进样装置内、能够实现对与瓶的顶部空间内的压カ基本相对应的压カ进行监测的任何位置上。如图2所示，在另一方面，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括调节通风阀、以使得气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的步骤150。在这个方面，期望将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境可以使得试样气体从顶部空间流动到采样环。可选的，在ー个方面，可以调节通风阀，以使得在预定速率下将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境。在这个方面，期望将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的预定速率可以在从约0到约25kPa/sec的范围内，更优选地在从约0. 5到约 6kPa/sec的范围内。在一个示例性方面，将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的预定速率可以为约2. 3kPa/sec0期望这种受控的压力降低引起更好的控制和/或减少气体流过采样环和通风路径。因此，受控的压力降低可以将顶部空间内的任何变化减至最小， 由穿过与已知方法和系统相关联的采样环和通风路径的快速扩张和高流率引起所述变化。 如本说明书中所使用的，将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的预定速率表示顶部空间内压力下降的速率。因此，即使将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的预定速率被设置为正速率，该速率也反映瓶的顶部空间内下降的压力。还期望可以在预定速率下将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境，以使得顶部空间内的气体压力逐渐降低至预定压カ设定点。还期望预定压カ设定点可以在从约 100到约800kPa的范围内，更具体地，可以在从约130到约310kPa的范围内。在一个示例性方面，预定压カ设定点可以是约170kPa。在ー个方面，期望顶部空间内的气体压力可以基本线性地降低。例如，当预定压カ设定点式170kPa的绝对压力、试样气体压カ是200kPa、 并且将气体从采样环排出到低压カ环境的预定速率是2千帕每秒(kPa/sec.)吋，期望顶部空间内的气体压カ可以基本线性地持续减小约15秒，直到达到预定压カ设定点。在另一方面，期望顶部空间内的气体压カ可以基本以指数方式减小。除了顶部空间内气体压カ的指数和线性减小之外，期望所公开的方法、系统和装置可以用于在顶部空间内产生与连续或非连续的、线性或非线性的任何函数曲线或曲线的序列相对应的气体压カ减小。期望在没有泄漏时、在通风阀关闭的任何给定时刻、在通风路径和瓶之间的任何位置上的测量压力，可以基本等于在通风路径和瓶之间的任何其他位置上的气体压力、以及瓶内的压力。在将压カ控制阀放置在加压气体导管内的情况下，上述关系将对于加压气体导管内定位于压カ阀的下游的任何位置保持有效。当通风阀关闭时，期望可以在顶空进样装置内建立压カ梯度。在一个示例性方面，压カ传感器用于测量瓶内的顶部空间的压力， 可以放置该压カ传感器，以使得压カ传感器不与顶部空间的经过采样环排出到大气的部分接触。在这个方面，如本说明书所述的，期望压カ传感器可以放置成与加压导管流体连通， 并且与在排气过程中顶部空间之前的路径隔开。因此，在某些方面，期望在加压气体导管内测量的气体压カ可以基本与瓶的顶部空间内的压カ相对应。但是，期望压カ传感器可以放置在顶空进样装置内、在由压カ传感器测量的压カ基本与瓶的顶部空间内的压カ相对应的任何位置上。也就是说，可以将两个或多个压カ传感器选择性的放置在顶空进样装置内，以提供表示瓶的顶部空间内的压カ的一个或多个输出。可选地，在另一方面，顶空进样装置可以连接到顶空分析器和载气导管，所述载气导管具有用于接收载气的进ロ。在这个方面，采样环可以连接成实现顶部空间与通风路径之间的流体连通、或载气导管与顶空分析器之间的流体连通。因此，如图2所示，期望用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括在载气导管、采样环和顶空分析器之间建立流体连通的步骤170。在ー个方面，在顶空进样装置的顶部空间和/或采样环与加压气体断开连接之后，可以发生在载气导管、采样环和顶空分析器之间建立流体连通的步骤 170。在另一方面，在以预定速率下将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的过程中，可以选择性地发生在载气导管、采样环和顶空分析器之间建立流体连通的步骤170。期望在以预定速率下将气体从顶部空间经过采样环排出到低压カ环境的时间段可以与气体基本恒定的流过采样环的时间段相对应。在另一方面，如本说明书所述，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以包括用载气对载气导管进行加压、以迫使采样环内的试样气体的至少一部分进入顶空分析器的或与顶空分析器流体连通的分析装置的元件中。
在示例性方面，顶空分析器可以包括与分析装置流体连通的色谱检测器，例如分折柱。在这些方面，分析装置可以构造成接收来自采样环的试样气体，色谱检测器可以构造成产生表示顶部空间内的組成部分的输出信号。还期望顶空分析器可以包括色谱分析器， 所述色谱分析器适合于接收和处理来自色谱检测器的输出信号。在ー个方面，在采样环和顶空分析器之间建立流体连通的步骤可以包括在采样环、载气导管和分析柱之间建立流体连通。顶空分析器构造成接收来自顶空进样装置的液体试样、将液体试样发送到分析装置中以用于分析、并且检测和报告分析的結果。分析装置可以是不由顶空分析器提供的用户可选择组件(例如，气相色谱柱)。通常，在分析系统运行之前，用户选择柱，并将该柱转入顶空分析器中。在通过气相色谱柱对试样进行分析之后，试样的組成部分穿过顶空分析器中的检测器，以用于检测。在某些实施例中，顶空分析器可以包括质谱仪。可以通过质谱仪直接分析和检测试样，而在质谱分析之前不需要単独的步骤。可替换地，可以首先通过色谱柱来分析试样，之后通过质谱仪进行进ー步的分析和检测。在另一方面，如图2所示，用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法可以选择性地包括使得顶部空间内的气体压力基本稳定的步骤160。在这个方面，期望在顶部空间内使气体压力基本稳定的时间段可以与基本零气体流动穿过加压气体导管的时间段相对应。还期望在载气导管、采样环和顶空分析器之间建立流体连通的步骤170之前，可以发生使得顶部空间内的气体压力基本稳定的步骤160。还期望使得顶部空间内的气体压力基本稳定的步骤160可以包括关闭通风阀。如本说明书所述，期望由于受控地将气体从顶部空间经过采样环排出到低压环境而引起的压カ的逐渐变化，可以提高传送至采样环并转移至顶空分析器的气体试样浓度的一致性和可重复性。因此，也可以提高在对单ー气体试样或多个气体试样进行分析中的一致性和可重复性。例如，期望通过使用所公开的方法，在对具体气体试样进行分析中的区域可重复性的相对标准偏差可以小于约5%，更优选地小于约2%，最优选地小于约1 %。在本说明书中描述了用于多种试样的区域可重复性的实验性示例。期望通常的处理技术可以用于执行本说明书中公开的方法的步骤。例如，期望可以使用通常的处理硬件来执行所公开的方法步骤，所述通常的处理硬件包括但不限于控制器、处理器、存储器、显示器、用户输入机构(例如键盘)等。还期望通常的处理硬件可以是可以用于一起执行所公开的方法的通常的计算机的一部分。在ー个方面，通过软件可以对通常的处理硬件编程，以执行所公开的方法的步骤。还公开了可以用于执行前述方法的步骤的顶空进样装置。还公开了包括上述顶空进样装置的顶空分析系统。在示例性方面，如图3所示，顶空进样装置200可以构造成从瓶 220的的顶部空间222取出气体试样。期望瓶220可以是通常的玻璃试样瓶。还期望瓶220 可以构造成容纳顶部空间222，所述顶部空间222具有在从约5毫升(mL)到约22毫升(mL) 的范围内的体积。在附加的方面，期望瓶220可以包括隔膜224。在这个方面，举例来说并且不受限制的，期望隔膜2M可以包括通常的弾性材料，例如，橡胶。还期望隔膜2M可以包括涂覆Teflon 的硅橡胶。在ー个方面，如图3所示，顶空进样装置200可以包括加压气体导管230，所述加压气体导管230用于接收加压气体。在这个方面，期望加压气体导管230可以连接成与瓶220的顶部空间222流体连通。还期望加压气体可以是适合于具体试样的任何气体。例如，为了具体试样，加压气体可以是基本非反应性的或惰性的。因此，举例说明并且不受限制的， 期望加压气体可以是氦气、氢气、氮气、氩气等。在一个示例性方面，期望加压气体可以是甲烷和氩气的混合物，例如但不限于氩气中5%的甲烷。在ー个方面，加压气体导管230可以具有阀232，所述阀232用于控制穿过加压气体导管的气体的流速。期望加压气体导管230 的阀232可以是通常的机电电磁阀。在ー个方面，參考图3，顶空进样装置200可以包括压カ传感器234，所述压カ传感器234放置成与加压气体导管230流体连通。在这个方面，压カ传感器234可以构造成产生表示加压气体导管230内的气体压力的压カ信号。期望压カ传感器234可以是通常的压阻式压カ传感器。如本说明书所述，期望压カ传感器234可以放置在顶空进样装置200内、 使得测量的压カ基本与瓶220的顶部空间222内的压カ相对应的任何位置上。在ー个方面，如图3所示，顶空进样装置200可以包括通风路径235，所述通风路径 235可连接成与低压カ环境流体连通。在一个示例性方面，期望通风路径235可以连接到将入口 231下游的加压气体导管230，以连接到加压气体导管230。还期望低压カ环境可以是压カ比瓶220内的加压后压力低的任何压カ环境。例如，低压カ环境可以是周围环境、低周围环境、和压カ高于周围压カ但小于瓶220的顶部空间222内的加压后压力的压カ环境。如图3所示，在另一方面，顶空进样装置200可以包括采样环M0，所述采样环240 可连接成与顶部空间222和通风路径235流体连通。在一个示例性方面，期望采样环240 可以连接到用于提供采样环和顶空进样装置200的元件之间的选择性流体连通的通常阀， 或定位在该阀内。例如，不受限制的，采样环240可以连接到多ロ阀(例如，六ロ旋转阀、多 ロ隔膜阀等)或定位在该多ロ阀内。还期望采样环240可以是包括多个多ロ阀或隔膜阀的微机械加工机电系统的一部分。还期望采样环240可以是通常的化学捕集阱，例如本说明书中所公开的这些化学捕集阱。加压气体导管230、通风路径235和采样环MO的示例性构造只是顶空进样装置 200的这些元件的ー种可能的构造。期望只要(1)加压气体导管可连接成与瓶220的顶部空间222流体连通和( 采样环可连接在瓶的顶部空间与通风路径之间、并且采样环可连接成与瓶的顶部空间和通风路径流体连通，则加压气体导管230、通风路径235和采样环240 的任何构造适合于所公开的方法、系统和装置的目的。在附加的方面，如图3所示，期望顶空进样装置200可以包括用于在采样环240和容纳顶部空间222的瓶220之间建立流体连通的装置。在ー个方面，用于在采样环240和顶部空间222之间建立流体连通的装置可以包括针226，所述针2 具有与采样环流体连通的孔。在这个方面，期望隔膜2M可以构造成形成密封件，在将针2 插入瓶220的顶部空间222之后所述密封件围绕针226。期望任何用于建立流体连通的通常装置可以用于建立采样环240和顶部空间222之间的流体连通。举例来说并且不受限制的，用于在采样环 240和容纳顶部空间222的瓶220之间建立流体连通的装置可以包括用于通过多个导管选择性取样的流速选择阀、以及用于连接到瓶的可再密封阀。如图3所示，在另一方面，顶空进样装置200可以包括通风阀238，所述通风阀238 放置在通风路径235中，并且可以选择性的调节通风阀238，以控制气体从顶部空间222经过采样环240流动到低压カ环境的速率。在这个方面，期望通风阀238可以打开和关闭，以提供顶部空间222和采样环240和低压カ环境之间的选择性流体连通。在一个示例性方面，通风阀238可以是通常的比例阀，举例来说并且不受限制的，所述通常的比例阀例如机电比例阀。期望在没有泄漏时、在通风阀238关闭的任何给定时刻、在通风路径235和瓶220 之间的任何位置上的测量压力，可以基本等于在通风路径和瓶之间的任何其他位置上的气体压力、以及瓶的顶部空间222内的压力。在将压カ控制阀232放置在加压气体导管230内的情况下，上述关系将对于加压气体导管内定位于压カ阀的下游的任何位置保持有效。当通风阀238关闭吋，期望可以在顶空进样装置200内建立压カ梯度。在一个示例性方面，压力传感器234用于测量瓶220内的顶部空间222的压力，可以放置该压カ传感器234，以使得压カ传感器不与顶部空间的经过采样环240和通风路径235排出到大气的部分接触。在这个方面，如本说明书所述的，期望压カ传感器234可以放置成与加压导管230流体连通， 并且与在排气过程中顶部空间222之前的路径隔开。因此，在某些方面，期望在加压气体导管230内测量的气体压カ可以基本与瓶220的顶部空间222内的压カ相对应。但是，期望压カ传感器234可以放置在顶空进样装置200内、在由压カ传感器测量的压カ基本与瓶220 的顶部空间222内的压カ相对应的任何位置上。也就是说，顶空进样装置200可以包括两个或多个压カ传感器，所述压カ传感器选择性的放置在顶空进样装置内，以提供表示瓶220 的顶部空间222内的压カ的ー个或多个输出。可选地，在ー个方面，顶空进样装置200可以包括通常的化学捕集阱(未示出)。在这个方面，期望化学捕集阱可以定位在加压气体导管230内、通风路径和采样环240之间。 还期望化学捕集阱可以防止试样的一部分通过通风路径238漏出到低压カ环境和/或防止试样的一部分损坏通风阀。可选地，在另一方面，尽管图3中未示出，但是顶空进样装置200可以包括用于调节瓶220内的试样的温度的装置。期望用于调节试样的温度的装置可以包括任何用于控制温度的通常机构，举例来说并且不受限制的，所述用于控制温度的通常机构包括热板、传统加热炉、对流加热炉、燃烧器、水浴、油浴、筒式加热器、加热套、帕尔贴装置等。在另一方面，如图3所示，顶空进样装置200可以包括控制器250，所述控制器250 与通风阀238通信、并且适合于调节通风阀238以控制顶部空间222内的压力。在这个方面，控制器250可以适合于调节通风阀238，以使得在预定速率下将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境。期望将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压力环境的预定速率可以在从约0到约25kPa/sec的范围内，更优选地在从约0. 5到约6kPa/ sec的范围内。在一个示例性方面，将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境的预定速率可以为约2. 3kPa/sec0如本说明书中所使用的，将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境的预定速率表示顶部空间内压力下降的速率。因此，即使将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境的预定速率被设置为正速率，该速率也反映瓶220的顶部空间内下降的压力。在另一方面，控制器250可以适合于可以适于接收来自压カ传感器234的压カ信号。在这个方面，控制器250可以适合于对来自压カ传感器234的压カ信号和预定压カ设定点进行比较。在附加的方面，期望控制器234还可以适合于调节通风阀238，以使得顶部空间222内的气体压力从初始试样气体压カ逐渐降低到预定压カ设定点。期望预定压カ设定点可以在从约110到约SOOkPa的范围内，更优选的在从约130到约310kPa的范围内。在一个示例性方面，预定压カ设定点可以是约170kPa。尽管在本说明书中公开的监测压カ和预定压カ设定点的范围參考绝对压力，但是期望监测压力和预定压カ设定点还可以參考标准大气压(101.3kPa)或环境压力。因此，期望加压气体导管230内的压カ传感器234可以是在绝对压力传感器(參考真空)、密封传感器(參考标准大气压)和參考当前环境压力的传感器当中的ー种。还期望当随着试样的不同绝对压カ值基本恒定吋，可以获得所需的分析可再现性。当压カ传感器234是绝对压カ 传感器时，压カ传感器的输出可以直接用作控制压力值，如在本说明书中所述的，所述控制压カ值与加压气体导管230的所需设定点压カ相对应。当加压传感器234是參考一个标准大气压的密封传感器吋，绝对压力基本等于在加压气体导管内测量的压カ加上101. 3kPa ； 但是，这个关系只在特定温度下成立。因此，当压カ传感器234是參考ー个标准大气压的密封传感器时，顶空进样装置可以构造成对压カ传感器的温度的变化进行校正。当压カ传感器234參考环境压カ时，绝对压カ等于在加压气体导管内的测量压力与环境压力的和。因为环境压カ不是随时间或位置恒定的，所以通过将指示压カ保持恒定不能实现恒定的绝对压力。因此，尽管图3中未示出，但是当压カ传感器234參考环境压カ吋，顶空进样装置可以包括至少ー个用于测量环境压力的绝对压カ传感器。然后，可以使用由控制器250从压力传感器234和绝对压力传感器重新获取的測量，来计算相应的控制压カ值。还是如图3所示，控制器250可以经过电气通信线路253来接收来自流速传感器 234的流速信号。在附加的方面，期望控制器250可以控制加压气体导管230的通风阀238 并且与通风阀238通信。在这个方面，控制器250可以构造成打开和关闭通风阀238，以对在顶部空间222、加压气体导管230和顶空分析装置的其他元件中的ー个或多个内的压カ 和通过顶部空间222、加压气体导管230和顶空分析装置的其他元件中的一个或多个的流速当中的至少ー项进行控制。如图3所示，控制器250可以通过电气通信线路2M与加压气体导管230的通风阀238通信。在另一方面，控制器250可以控制加压气体导管230的阀232并且与阀232通信。在这个方面，控制器250可以构造成打开和关闭阀232，以对在顶部空间222、加压气体导管230和顶空分析装置的其他元件中的ー个或多个内的压カ和通过顶部空间222、加压气体导管230和顶空分析装置的其他元件中的ー个或多个的流速当中的至少ー项进行控制。如图3所示，控制器250可以通过电气通信线路252与加压气体导管230的阀232通信。期望电气通信线路252、253和2M可以包括任何用于电气通信的通常装置，举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制，举例来说并且不受限制的，包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。在附加的方面，顶空进样装置200的控制器250可以适合于提供表示顶部空间222 内的气体压カ和顶部空间222内的气体压力的变化当中的至少ー项的输出。在这个方面， 期望控制器250可以适于产生警报，以表征是否已经实现预定压カ设定点和/或将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境的预定速率。在一个示例性方面，期望顶部空间222的压カ可以与加压气体导管230内的测量压力基本相对应。在另一方面，期望控制器250可以是单个装置或彼此电气通信连接的多个装置。在另一方面，顶空进样装置200的控制器250可以与用于调节瓶220内的试样的温度的装置电气通信。在这个方面，期望由用户对控制器250选择性的进行编程，以所需的方式调节试样的温度。在另一方面，顶空进样装置200可以包括通常的用户接ロ观0，举例来说并且不受限制的，所述通常的用户接ロ 280例如具有键盘和监视器的计算机。在这个方面，顶空进样装置200的用户接ロ 280可以与控制器250电气通信。在ー个方面，用户接ロ 280可以构造成显示控制器250的输出。在另一方面，用户接ロ 280可以构造成接收来自顶空进样装置200的用户的至少ー个输入。在这个方面，期望来自用户的至少ー个输入可以包括对应于控制器250的输出的用于操作顶空进样装置200的指令。还期望来自用户的至少ー个输出可以包括用于操作顶空进样装置200的指令，举例来说并且不受限制的，所述指令包括在顶部空间222内要实现和/或維持的所选气体压力、和将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境的所选速率。在一个示例性方面，用户接ロ 280和顶空进样装置200的控制器250当中的至少一个可以具有用于存储与各个试样相对应的数据文件的存储器。在这个方面，当顶空进样装置200的控制器250的输出表示未成功实现预定压カ设定点和/或将气体从顶部空间 222经过采样环240排出到低压カ环境的预定速率吋，期望控制器250可以构造成将未成功存储进用户接ロ 280和控制器当中的至少ー个的存储器中。当控制器250的输出表示未成功实现预定压カ设定点和/或将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境的预定速率时，还期望控制器250可以构造成在用户接ロ 280和控制器当中的至少ー个的存储器中标记相应的数据文件。还期望地，当控制器250的输出表示未成功实现预定压カ 设定点和/或将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境的预定速率时，顶空进样装置200的用户可以使输入进入用户接ロ观0，以指示是否应当继续进行对具体试样的采样和/或分析。例如，当顶空进样装置200构造成对不同瓶220的序列的顶部空间 222进行采样时，用户可以使输入进入用户接ロ观0，以指示是否顶空进样装置应当继续对瓶的顶部空间进行连续的采样和/或分析。在某些方面，控制器250可以包括处理器。在这个方面，可以对处理器进行编程， 以使得处理器根据软件、固件、现场可编程门阵列(FPGA)代码当中的至少ー个来运行。期望控制器250可以包括存储器，所述存储器构造成存储控制处理器的操作的软件、固件和 FPGA代码。可替换的，控制器250可以与存储软件、固件和FPGA代码的外部计算机通信。 在ー个方面，软件、固件和FPGA代码当中的至少ー个可以指示控制器250，以如本说明书所述确定是否实现了预定压カ设定点和/或将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境的预定速率。在附加的方面，控制器250可以构造成在存储器中记录未成功实现预定压カ设定点和/或将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境的预定速率。在这个方面，期望对上述未成功的记录可以使得系统的用户能够识别出不应当包括在试样的分析中的結果。在另一方面，软件、固件和FPGA代码当中的至少ー个可以指示控制器250，以预定方式响应于未成功实现预定压カ设定点和/或将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压カ环境的预定速率。在这个方面，期望响应于对上述未成功进行检测的预定方式可以包括下列至少ー项提示用户进行指示；中止对试样的分析并进入到下 ー试样；继续进行对试样的分析；中止对试样的所有分析；激活警报；将警报电子邮件发送到期望的接收者；打开顶空进样装置200内的至少ー个阀；和关闭顶空进样装置内的至少一个阀。在另一方面，期望控制器250可以与键盘通信。在这个方面，用户可以使用键盘输入用于由处理器250进行处理的信息。在另一方面，控制器250可以与通常的显示器通信。 在这个方面，控制器250可以构造成显示在本说明书中公开的输出。在其他方面，如图4A-4B所示，顶空进样装置200可以与顶空分析器300通信，以形成顶空分析系统400，所述顶空分析系统400用于对来自瓶220的顶部空间222的气体试样进行分析。期望顶空分析系统400的顶空分析器300可以包括任何可以对气态试样进行测量的分析装置，举例来说并且不受限制的，所述分析装置包括气相色谱仪、质谱仪、气相红外光谱仪、传感器阵列等。在示例性方面，期望当分析器300包括气相色谱仪吋，试样还可以在低温下被捕集在低温可编程入ロ中或分离柱的头上。在这个方面，期望来自单ー试样的顶部空间可以被多次采样、并且集中在入口中或在柱上。类似地，期望单ー试样可以被放置在多个顶部空间瓶中，可以使用顶空进样装置对每个瓶进行一次或多次采样，顶部空间试样被捕集在入口中或柱上。然后，可以使用通常的方法对这些试样进行热解吸。期望这些方法可以提供附加的试样浓度。在另一方面，期望顶空分析器300可以构造成在化学捕集阱中捕集瓶220的顶空組成部分，举例来说并且不受限制的，所述化学捕集阱例如活性炭、Tenax 、冷指(cold finger)等。在这个方面，捕集的顶空组成部分可以被热解吸成气相、或由使用通常方法的液体来热解吸。还期望地，当如上所述顶空組成部分解吸在液体中时，顶空分析器300可以包括任何可以对液体试样进行测量的分析装置，举例来说并且不受限制的，所述分析装置包括高性能液相色谱仪、液体光谱仪等。在某些方面，顶空分析器300可以构造成对来自瓶220的顶部空间222的试样进行分析。更具体地，顶空分析器300可以构造成接收来自顶空进样装置200的顶空试样、将顶空试样发送到分析装置中用于分析、并检测和报告分析的結果。分析装置可以是不由顶空分析器提供的用户可选择组件(例如，气相色谱柱)。通常，在分析系统400运行之前， 用户选择柱，并将该柱转入顶空分析器300中。在通过气相色谱柱对试样进行分析之后，试样的组成部分穿过顶空分析器300中的检测器，以用于检测。在某些实施例中，顶空分析器 300可以包括质谱仪。可以通过质谱仪直接分析和检测试样，而在质谱分析之前不需要単独的步骤。可替换地，可以首先通过色谱柱来分析试样，之后通过质谱仪进行进ー步的分析和检测。如图4A-4B所示，在ー个方面，顶空分析系统400可以包括载气导管320。在这个方面，载气导管320可以具有用于接收载气的入口 322。与加压气体一祥，期望载气可以是基本非反应性的或惰性的。因此，举例说明并且不受限制的，期望载气可以是氦气、氢气、氮气、氩气等。在一个示例性方面，期望载气可以是甲烷和氩气的混合物，例如但不限于氩气中5%的甲烷。在一个示例性方面，如图4A-4B所示，分析装置可以包括分析柱324，举例来说并且不受限制的，所述分析柱例如色谱柱。在另一方面，顶空分析器300的检测器可以包括色谱检测器326。在这个方面，色谱检测器;^6可以与分析柱3 流体连通。期望色谱检测器可以构造成产生表示瓶220内的顶部空间222的組成部分的输出信号。在另一方面，顶空分析器300可以包括色谱分析器328，所述色谱分析器3 适于接收和处理来自色谱检测器 326的输出信号。如图4A-4B所示，色谱检测器3 可以经过电气通信线路327与色谱分析器3 通信。在另一方面，如本说明书所述的，顶空分析器300可以包括控制器350。在这个方面，控制器350可以经过电气通信线路352来控制顶空分析器的組成部分(例如，色谱分析器328)并与所述顶空分析器的組成部分通信。期望电气通信线路327和352可以包括任何用于电气通信的通常装置，举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制，举例来说并且不受限制的，包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。尽管图4A-4B未示出，期望控制器250和350可以与本说明书中所述的ー个或多个用户接ロ通信。在这些方面，期望顶空进样装置200的采样环240可以连接成实现通风路径235 和顶部空间222之间、或采样环240和顶空分析器300之间的流体连通。如图4A-4B所示， 在ー个方面，采样环240可连接成实现通风路径235和顶部空间222之间、或载气导管320 和分析柱3M之间的流体连通。在示例性方面，如图4A-4B所示，加压气体导管230可连接成与通风路径235流体连通，顶空进样装置200的采样环240可连接成建立顶部空间222与加压气体导管230之间的流体连通、和顶部空间222与通风路径235之间的流体连通。因此，在这些方面，采样环240可连接成实现加压气体导管230和顶部空间222之间、或采样环240与顶空分析器300之间的流体连通。如图4A-4B所示，在ー个方面，采样环240可连接成实现加压气体导管230和顶部空间222之间、或载气导管320与分析柱3M之间的流体连通。如图4A所示，当加压气体导管230连接到采样环240吋，加压气体流动通过加压气体导管230、通过采样环240并进入瓶220中。如图4B所示，当载气导管320连接到采样环240吋，载气流动通过载气导管、通过采样环并进入分析柱3M中。如图4A所示，当加压气体导管230连接到采样环240吋，载气导管320不与采样环流体连通。可选地，在另一方面，如图4A-4B所示，顶空分析系统400可以包括系统控制器 450。在这个方面，期望系统控制器450可以与顶空进样装置200的控制器250和顶空分析器300的控制器350当中的至少ー个通信，从而提供对顶空分析系统400的整体控制。期望系统控制器450可以通过电气通信线路452与顶空进样装置200的控制器250通信。还期望系统控制器450可以通过电气通信线路妨4与顶空分析器300的控制器350通信。还期望系统控制器450可以是构造成与顶空进样装置200和顶空分析器300通信的任何通常的电气通信系统，例如在本说明书中描述的控制器。在ー个方面，顶空进样装置200的控制 250可以通过电气通信线路354与顶空分析器300的控制器350通信。期望电气通信线路 354,452和妨4可以包括任何用于电气通信的通常装置，举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制，举例来说并且不受限制的， 包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。在附加的方面，如图4A-4B所示，系统控制器450可以通过电气通信线路485与本说明书中所述的用户接ロ 480通信。期望电气通信线路485可以包括任何用于电气通信的通常装置，举例来说并且不受限制的，所述用于电气通信的通常装置包括通常的线和通常的无线传输机制，举例来说并且不受限制的，包括射频(RF)通信机制和红外(IR)通信机制。还期望用户接ロ 480可以构造成显示系统控制器450的输出。在另一方面，期望用户接ロ 480可以构造成接收来自顶空分析系统400的用户的至少ー个输入。在这个方面，期望来自用户的至少ー个输入可以包括用于操作顶空进样装置200的指令，例如，与系统控制器450的输出相对应的指令。还期望来自用户的至少ー个输入可以包括用于操作顶空分折器300的指令，例如，与系统控制器450的输出相对应的指令。在一个示例性方面，顶空分析系统400的用户接ロ 480可以具有用于存储与各个试样相对应的数据文件的存储器。 在这个方面，用户接ロ 480可以构造成结合由对具体试样的采样和分析而产生的、来自顶空进样装置200和顶空分析器300的输出。如本说明书所述，期望由于受控地将气体从顶部空间222经过采样环240排出到低压环境而引起的压カ的逐渐变化，可以提高传送至采样环并转移至顶空分析器300的气体试样浓度的一致性和可重复性。因此，也可以提高在对单ー气体试样或多个气体试样进行分析中的一致性和可重复性。例如，期望通过使用所公开的方法，在对具体气体试样进行分析中的区域可重复性的相对标准偏差可以小于约5%，更优选地小于约2%，最优选地小于约1%。在本说明书中描述了用于多种试样的区域可重复性的实验性示例。实验件示例下面的实验性示例描述通过实施和使用在本说明书中公开的示例性方法、装置和系统而获得的数据。在一个实验性示例中，在本说明书中所述的顶空分析系统用于对具有下列成分的顶部空间进行分析甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)、丙酮、正丙醇、1，4_ ニ氧六环、甲苯、和对ニ 甲苯。在这个示例中，在十二次不同的气体试样批次中对顶部空间进行分析。在每个批次中，如本说明书所述，在以预定速率对顶部空间进行排气的过程中将气体试样从顶部空间转移至采样环。如本说明书所述，在采样环接收气体试样之后，在使顶部空间内的压カ稳定之后、气体试样随后从采样环转移至顶空分析器。图5包括描述在十二次试样批次期间不同的顶部空间成分的归ー化区域的图。该图示出了在十二次试样批次期间不同的顶部空间成分的区域仅具有最小的波动。图5还包括表，该表具有表示与每个顶部空间成分相对应的区域的相对标准差的行“区域”。每个顶部空间成分的測量区域的相对标准差与用于该具体顶部空间成分的顶空分析系统的区域可重复性相对应。因此，该示例的顶空分析系统ー 致地表示对于各种顶部空间成分的约的区域可重复性。在另ー实验性示例中，在本说明书中描述的第一顶空分析系统(単元A)用于对包含乙醇和正丙醇的第一系列的顶部空间试样进行分析，在本说明书中描述的第二顶空分析系统(単元B)用于对包含乙醇和正丙醇的第二系列的顶部空间试样进行分析。每个系列的顶部空间试样由在三个星期期间进行分析的3M个不同的顶部空间试样組成。如本说明书所述，在每个分析批次期间，在以预定速率对顶部空间进行排气的过程中，顶部空间的ー 部分从顶部空间转移至采样环。如本说明书所述，在采样环接收顶部空间的一部分之后，在使顶部空间内的压カ稳定之后、顶部空间试样随后从采样环转移至顶空分析器。图6A示出了単元A的单元稳定性，而图6B示出了単元B的单元稳定性。图6A和6B中的图示出了在对3M个分别的顶部空间试样进行分析的过程中、与每个顶部空间相关联的峰值区域的一致性。图6A和6B中的表示出了相对于所有3M个顶部空间试样所测量的与每个顶部空间成分相关联的平均峰值区域、与每个顶部空间成分的平均峰值区域相关联的标准差和于每个顶部空间成分的峰值区域相关联的相对标准差。图6A示出単元A的区域可重复性对于乙醇为约1.41%、对于正丙醇为约1.27%。图6B示出単元B的区域可重复性对于乙醇为约1.60%、对于正丙醇为约1.37%。因此，单元A和単元B都在与序列顶部空间试样的成分相关联的区域中提供相当的稳定性。
在附加的实验性示例中，将在本说明书中描述的顶空分析系统(“主动”系统)的区域灵敏性与通常的顶空分析系统(“被动”系统)的区域灵敏性进行对比。主动系统和被动系统都用于将容纳顶部空间的瓶加压至15. OOpsi (磅每平方英寸)的计示压力。被动系统用于在非受控的速率下对顶部空间进行排气，导致压力的突然下降(如图7中999psi/ 分钟的下降速率)并且瓶内的计示压力为Opsi。相反，如本说明书所述，主动系统用于在 20. OOpsi/分钟的预定速率对顶部空间进行排气。压力的该受控下降持续直到在瓶内达到 IOpsi的预定压力设定点。在对每个顶部空间进行排气的过程中，每个顶部空间的一部分进入每个分别的系统的采样环中。对于每个顶部空间成分，图7中的表示出被动系统比主动系统产生明显小的平均区域。在另一实验性示例中，在本说明书中所述的顶空进样系统用于对条件进行评价， 如本说明书所述，在所述条件下采样环内的顶部空间试样可以被转移至顶空分析器。图8A 和8B都示出了如本说明书所述在以预定基本线性速率对顶部空间进行排气从而将顶部空间的一部分转移至采样环(顶部空间试样)中时、容纳顶部空间的瓶内的计示压力。图8A 图示了在对顶部空间进行排气的过程中、在将顶部空间试样转移至顶空分析器的情况下、 在瓶内产生的计示压力的变化。图8B图示了如本说明书所述在使瓶内的压力稳定之后、在将顶部空间试样转移至顶空分析器的情况下、在瓶内产生的计示压力的变化。示例件实施例本发明的示例性实施例包括但不限于以下所述1. 一种用于对瓶的顶部空间进行采样的方法，其包括如下步骤用来自加压气体源的加压气体对瓶进行加压；在瓶和采样环之间建立流体连通；在采样环和通风路径之间建立流体连通；以预定速率经过采样环对瓶进行排气到通风路径，从而增强从顶部空间到采样环的气体流动。2.根据实施例1的方法，还包括对瓶进行加热。3.根据实施例1或2的方法，其中，预定速率在从高于0到约25kPa/SeC的范围内。4.根据实施例1或2的方法，其中，预定速率为约2. 3kPa/sec05.根据实施例1-3中任意一个的方法，其中，所述排气导致瓶中的指数式压力下降。6.根据实施例1-3中任意一个的方法，其中，所述排气导致瓶中的线性压力下降。7.根据前述任一实施例的方法，还包括对顶部空间内的气体压力进行监测，并且在顶部空间内的气体压力减小到预定压力设定点时停止排气。8.根据实施例7的方法，其中，所述预定压力设定点在从约100到约SOOkPa的范围内。9.根据实施例7的方法，其中，所述预定压力设定点为约170kPa。10.根据前述任一实施例的方法，其中，通风路径包括阀，可以调节该阀以控制排气的速率。11.根据前述任一实施例的方法，其中，采样环可与加压气体源和通风路径连接，加压气体经过采样环而应用于瓶。12.根据前述任一实施例的方法，还包括在采样环和顶空分析器之间建立流体连通，以使得气体能够从顶部空间经过采样环流动到顶空分析器。13.根据实施例12的方法，还包括在采样环和载气源之间建立流体连通，以使得载气从载气源流动到采样环，迫使采样环中的气体的一部分进入顶空分析器中。14.根据实施例12或13的方法，还包括在采样环和顶空分析器之间建立流体连通之前停止排气。15. 一种顶空进样装置，其包括采样环，其可连接成与瓶流体连通，以提供顶部空间；加压导管，其将加压气体供应至瓶；通风路径，其可连接成与采样环流体连通，通风路径具有用于排气的出口 ；和控制器，其与所述通风路径通信并且适合于调节所述通风路径，以预定速率对瓶进行排气到通风路径。16.根据实施例15的顶空进样装置，其中，加压导管连接到采样环。17.根据实施例15或16的顶空进样装置，还包括用于对瓶进行加热的加热器。18.根据实施例15-17中任意一个的顶空进样装置，其中，控制器包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括用于执行实施例1-14中任意一个的方法的指令。19. 一种顶空分析系统，其包括实施例15-18中任意一个的顶空进样装置和顶空分析器。20. 一种计算机可读存储介质，其包括用于执行实施例1-14中任意一个的方法的指令。尽管前面的说明书中公开了本发明的多个实施例，但是应当理解，受益于前面的描述和相关附图中给出的教导，本发明所述领域的技术人员将想到本发明的修改和其他实施例。因此应当理解，本发明不限于上文中公开的具体实施例，很多修改和其他实施例也将包括在权利要求书的范围内。此外，尽管在本说明书中以及在权利要求书中采用了具体术语，但是只是在总称和描述意义上使用这些术语，而不是为了限制所述发明或权利要求书。
权利要求
1.ー种用于对瓶内的气体减压的速率进行控制的方法，所述瓶具有要由顶空进样装置进行采样的顶部空间，所述顶空进样装置具有通风路径和采样环，所述通风路径可连接成与低压カ环境流体连通，所述采样环可连接在所述顶部空间和所述通风路径之间并与所述顶部空间和所述通风路径流体连通，所述方法包括如下步骤在所述采样环和所述顶部空间之间建立流体连通；在所述顶部空间内建立试样气体压力，所述试样气体压力高于所述低压カ环境中的压力；通过所述通风路径将所述采样环连接成与所述低压カ环境流体连通；和以预定速率将气体从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压カ环境，从而使试样气体能够从所述顶部空间流动到所述采样环。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述顶空进样装置还包括加压气体导管，所述加压气体导管具有用于接收加压气体的入ロ，所述加压气体导管可连接成与所述瓶的所述顶部空间流体连通，其中，在所述顶部空间内建立试样气体压カ的步骤包括在所述顶部空间和所述加压气体导管之间建立流体连通；和用所述加压气体对所述加压气体导管进行加压。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将气体从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压力环境的所述预定速率在从高于0千帕每秒到约25千帕每秒的范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将气体从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压力环境的所述预定速率为约2. 3千帕每秒。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述顶部空间内的气体压力进行监测的步骤，其中，气体以所述预定速率从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压カ环境，使得所述顶部空间内的所述气体压カ逐渐降低到预定的压カ设定点。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预定的压カ设定点在从约100千帕到约800 千帕的范围内。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预定的压カ设定点为约170千帕。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述顶空进样装置可连接到顶空分析器和载气导管，所述载气导管具有用于接收载气的入ロ，并且其中，所述采样环可连接成使所述顶部空间与所述通风路径之间能够流体连通、或所述载气导管与所述顶空分析器之间能够流体连通，所述方法还包括如下步骤在所述载气导管、所述采样环和所述顶空分析器之间建立流体连通；和用所述载气对所述载气导管进行加压，以迫使所述采样环内的所述试样气体的至少ー 部分进入所述顶空分析器中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述载气导管、所述采样环和所述顶空分析器之间建立流体连通的步骤是在以所述预定速率将气体从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压力环境期间发生的。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括如下步骤对所述顶部空间内的气体压カ进行监测；和在所述载气导管、所述采样环和所述顶空分析器之间建立流体连通的步骤之前，使所述顶部空间内的所述气体压カ能够基本稳定。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，将气体从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压力环境的所述预定速率对应于所述顶部空间内气体压カ的基本指数式的降低。
12.根据权利按要求1所述的方法，其中，将气体从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压力环境的所述预定速率对应于所述顶部空间内气体压カ的基本线性的降低。
13.—种顶空进样装置，用于对来自瓶的顶部空间的气体试样进行采样，所述顶空进样装置包括加压气体导管，其具有用于接收加压气体的入ロ，所述加压气体导管可连接成与所述顶部空间流体连通；压カ传感器，其用于对所述加压气体导管内的气体压力进行测量，所述压カ传感器被构造成产生表示所述气体压カ的压カ信号；通风路径，其可连接成与低压カ环境流体连通；采样环，其可连接在所述顶部空间和所述通风路径之间并与所述顶部空间和所述通风路径流体连通；通风阀，其位于所述通风路径中，并且能被选择性地调节以对气体从所述顶部空间经过所述采样环流动到所述低压力环境的速率进行控制；和控制器，其与所述通风阀通信并适于调节所述通风阀，以对所述加压气体导管内的压力进行控制，所述控制器被构造成接收来自所述压カ传感器的所述压カ信号，其中，所述控制器适于调节所述通风阀，使得以预定速率将气体从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压カ环境。
14.根据权利要求13所述的顶空进样装置，其中，将气体从所述采样环排出到所述低压カ环境的所述预定速率在从约0千帕每秒到约25千帕每秒的范围内。
15.根据权利要求13所述的顶空进样装置，其中，所述控制器适于将来自所述压カ传感器的所述压カ信号与预定的压カ设定点进行对比，所述控制器还适于对将气体从所述顶部空间经过所述采样环排出到所述低压力环境的所述预定速率进行调节，使得所述加压气体导管内的所述气体压カ逐渐降低到所述预定的压カ设定点，其中，所述预定的压カ设定点在从约100到约800千帕的范围内。
全文摘要
本发明涉及用于对瓶内气体减压速率进行控制的方法、装置和系统。在对气体试样进行采样和/或分析的过程中，采用所公开的系统和方法。一个用于对容纳气体试样的瓶的减压进行控制的示例性方法包括在顶空进样装置的采样环和瓶的顶部空间之间建立流体连通。在瓶的顶部空间内建立试样气体压力。通过通风路径将采样环连接成与低压力环境流体连通。通风路径内的通风阀用于以预定速率将气体从瓶经过采样环排出到低压力环境。还公开了用于以预定速率对容纳气体试样的瓶进行减压的装置和方法。
文档编号G01N35/10GK102541105SQ201110304199
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年10月29日
发明者威廉·H·威尔逊, 札瑞德·M·布什, 罗伯特·C·亨德森 申请人:安捷伦科技有限公司