一种恒频率双通道切换的微型热导检测器系统的制作方法

本发明涉及气相色谱检测设备领域，具体而言，涉及一种恒频率双通道切换的微型热导检测器系统。

背景技术：

1、气相色谱仪在使用过程中需要将待测混合物在色谱柱中分离，然后将分离后的气化物质导入检测器，将气体浓度信号转化为电信号，而这些检测器对温度极为敏感，即温度波动将导致检测量信号的波动。而热导检测器(tcd)是气相色谱仪中应用较为广泛的检测器，热导检测器是利用被检测组分与载气的热导率的差别来检测组分的浓度变化。具有构造简单、测定范围广、稳定性好、线性范围宽、样品不被破坏等优点。广泛应用于多种行业中对气体类型的测量。

2、但热导检测器检出限与灵敏度的高低，是由检测器热导池体积大小与检测器温度稳定性共同决定的，而且由于色谱柱的限制导致许多分析方法必须要使用两个或两个以上的热导检测器。例如，cn103185758a公开了一种微型热导检测器中的热导池，但是其存在如下不足：1)热导池死体积过大，导致色谱峰拖尾；2)由于其结构仍为传统的参考式热导池，因此只能进行单边色谱柱的分析；3)其整体保温结构过大，导致无法快速进行温度变换。

3、因此，要解决以上的问题，传统的热导检测器已经无法实现，所以本领域需要开发出池体积小、温度一致的且能够双通道同时检测的热导检测器。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的是在于提供一种恒频率双通道切换的微型热导检测器系统，通过恒频率的气流切换设备、激光刻蚀方法实现在同一加热体上实现双通道的热导检测器(tcd)，解决因特殊色谱应用方法带来的更换色谱柱引入的人为操作误差以及必须等待气体置换时间的缺点；解决了因为色谱柱的限制使用双热导检测器带来的检测器之间的系统误差的问题。本发明能够通过使用单一热导检测器即可对复杂色谱应用实现极低误差的多通道同时检测，降低了人为误差，提高了方法分析的准确性与重复性。也可以使气相色谱仪进行更多的热导检测器安装从而使其单一气相色谱仪进行更加全面的分析。

2、为达到上述目的，本发明提供了一种恒频率双通道切换的微型热导检测器系统，应用于一个进气口的气相色谱检测设备中，其包括：

3、一主气体管线，用于引入惰性气体；

4、一恒频率气流切换设备，其包括一进气口与两个出气口，所述进气口连接至所述主气体管线的一端，所述恒频率气流切换设备电性连接至气相色谱检测设备的控制器，用以通过控制器切换工作模式；

5、一第一气体管线和一第二气体管线，分别连接至所述恒频率气流切换设备的两个出气口，其中，所述第二气体管线的另一端还被分成气体流量相等的第一分流气体管线和第二分流气体管线；

6、一热导检测器，其包括：

7、由激光刻蚀的第一直径的细槽依次连接的第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口，其中，第一接口还与所述第一分流气体管线连接，第五接口还与所述第二分流气体管线连接，第三接口还与所述第一气体管线连接；

8、作为对外排放出口的第六接口和第七接口，分别通过激光刻蚀的第二直径的细槽连接至所述第一接口和所述第五接口，且在两个第二直径的细槽内分别置入第一热丝和第二热丝；

9、所述第三接口还通过激光刻蚀的第三直径的细槽分别连接至所述第六接口和所述第七接口；以及

10、第一色谱柱，连接至所述第二接口；

11、第二色谱柱，连接至所述第四接口；

12、其中，所述微型热导检测器系统包括三种工作模式，分别为：

13、第一模式：所述热导检测器同时分析所述第一色谱柱和所述第二色谱柱内的样品；

14、第二模式：所述热导检测器通过双热丝参比的方式分别分析所述第一色谱柱或所述第二色谱柱内的样品；

15、第三模式：所述热导检测器通过单热丝参比的方式分别分析所述第一色谱柱或所述第二色谱柱内的样品。

16、在本发明一实施例中，其中，所述恒频率气流切换设备还包括一三通阀，所述恒频率气流切换设备的两个出气口为相同气流量的出气口。

17、在本发明一实施例中，其中，第一模式的工作过程具体为：所述第一色谱柱和所述第二色谱柱同时进样，

18、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在分析状态的频率下时，进入所述主气体管线的惰性气体由所述恒频率气流切换设备切换至所述第一气体管线，然后通过所述热导检测器的所述第三接口分成两股流量相同、一股流量不同的三股气体，其中：流量相同的两股气体中的一股通过所述第二接口将所述第一色谱柱内的样品吹入后经过所述第一接口到达所述第一热丝；流量相同的两股气体中的另一股通过所述第四接口将所述第二色谱柱内的样品吹入后经过所述第五接口到达所述第二热丝；不同流量的一股气体依次经过所述第三接口与所述第七接口排出；

19、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在参考状态的频率下，进入所述主气体管线的惰性气体由所述恒频率气流切换设备切换至所述第二气体管线，其中：相同流量的两股气体中的一股流入所述第一分流气体管线，然后通过所述第一接口将其分成两部分，一部分经过所述第二接口将所述第一色谱柱内的样品吹入后依次经过所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第一热丝后由所述第七接口排出；相同流量的两股气体中的另一股流入所述第二分流气体管线然后通过所述第五接口将其分成两部分，一部分经过所述第四接口将所述第二色谱柱内的样品吹入后依次经过所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第二热丝后由所述第六接口排出；

20、对以上两个频率下经过所述第一热丝得到的两个阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥；并对以上两个频率下经过所述第二热丝得到的两个阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥。

21、在本发明一实施例中，其中，第二模式的工作过程具体为：

22、当只有所述第一色谱柱进样时，与色谱柱载气相同的惰性气体由所述主气体管线经过所述恒频率气流切换设备切换至所述第一气体管线，然后通过所述热导检测器的所述第三接口分成两股流量相同、一股流量不同的三股气体，其中：流量相同的两股气体中的一股通过所述第二接口将所述第一色谱柱内的样品吹入后经过所述第一接口到达所述第一热丝；流量相同的两股气体中的另一股依次通过所述第四接口和所述第五接口到达所述第二热丝，不同流量的一股气体依次经过所述第三接口与所述第七接口排出；对分别经过所述第一热丝和所述第二热丝得到的阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥；

23、当只有所述第二色谱柱进样时，与色谱柱载气相同的惰性气体由所述主气体管线经过所述恒频率气流切换设备切换至所述第一气体管线，然后通过所述热导检测器的所述第三接口分成两股流量相同、一股流量不同的三股气体，其中：流量相同的两股气体中的一股依次通过所述第二接口和所述第一接口到达所述第一热丝；流量相同的两股气体中的另一股通过所述第四接口将所述第二色谱柱内的样品吹入后经过所述第五接口到达所述第二热丝；不同流量的一股气体依次经过所述第三接口与所述第七接口排出；对分别经过所述第一热丝和所述第二热丝得到的阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥。

24、在本发明一实施例中，其中，第三模式的工作过程具体为：

25、在只有所述第一色谱柱进样时：

26、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在分析状态的频率下时，进入所述主气体管线的惰性气体由所述恒频率气流切换设备切换至所述第一气体管线，然后通过所述热导检测器的所述第三接口分成两股流量相同、一股流量不同的三股气体，其中：流量相同的两股气体中的一股通过所述第二接口将所述第一色谱柱内的样品吹入后经过所述第一接口到达所述第一热丝；流量相同的两股气体中的另一股依次通过所述第四接口和所述第五接口到达所述第二热丝；不同流量的一股气体依次经过所述第三接口与所述第七接口排出；

27、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在参考状态的频率下，进入所述主气体管线的惰性气体由所述恒频率气流切换设备切换至所述第二气体管线，其中：相同流量的两股气体中的一股流入所述第一分流气体管线，然后通过所述第一接口将其分成两部分，一部分经过所述第二接口将所述第一色谱柱内的样品吹入后依次经过所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第一热丝后由所述第七接口排出；相同流量的两股气体中的另一股流入所述第二分流气体管线然后通过所述第五接口将其分成两部分，一部分依次经过所述第四接口、所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第二热丝后由所述第六接口排出；

28、对以上两个频率下经过所述第一热丝得到的两个阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥；

29、在只有所述第二色谱柱进样时：

30、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在分析状态的频率下时，进入所述主气体管线的惰性气体由所述恒频率气流切换设备切换至所述第一气体管线，然后通过所述热导检测器的所述第三接口分成两股流量相同、一股流量不同的三股气体，其中：流量相同的两股气体中的一股依次通过所述第二接口和所述第一接口到达所述第一热丝；流量相同的两股气体中的另一股通过所述第四接口将所述第二色谱柱内的样品吹入后经过所述第五接口到达所述第二热丝；不同流量的一股气体依次经过所述第三接口与所述第七接口排出；

31、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在参考状态的频率下，进入所述主气体管线的惰性气体由所述恒频率气流切换设备切换至所述第二气体管线，其中：相同流量的两股气体中的一股流入所述第一分流气体管线，然后通过所述第一接口将其分成两部分，一部分依次经过所述第二接口、所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第一热丝后由所述第七接口排出；相同流量的两股气体中的另一股流入所述第二分流气体管线然后通过所述第五接口将其分成两部分，一部分经过所述第四接口将所述第二色谱柱内的样品吹入后依次经过所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第二热丝后由所述第六接口排出；

32、对以上两个频率下经过所述第二热丝得到的两个阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥。

33、本发明还提供了一种恒频率双通道切换的微型热导检测器系统，应用于有两个进气口的气相色谱检测设备中，两个进气口为等流量进气口，其包括：

34、一第一气体管线和一第二气体管线，分别连接至两个进气口，其中，所述第二气体管线的另一端还被分成气体流量相等的第一分流气体管线和第二分流气体管线；

35、一热导检测器，其包括：

36、由激光刻蚀的第一直径的细槽依次连接的第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口，其中，第一接口还与所述第一分流气体管线连接，第五接口还与所述第二分流气体管线连接，第三接口还与所述第一气体管线连接；

37、作为对外排放出口的第六接口和第七接口，分别通过激光刻蚀的第二直径的细槽连接至所述第一接口和所述第五接口，且在两个第二直径的细槽内分别置入第一热丝和第二热丝；

38、所述第三接口还通过激光刻蚀的第三直径的细槽分别连接至所述第六接口和所述第七接口；以及

39、第一色谱柱，连接至所述第二接口；

40、第二色谱柱，连接至所述第四接口；

41、其中，所述微型热导检测器系统包括三种工作模式，分别为：

42、第一模式：所述热导检测器同时分析所述第一色谱柱和所述第二色谱柱内的样品；

43、第二模式：所述热导检测器通过双热丝参比的方式分别分析所述第一色谱柱或所述第二色谱柱内的样品；

44、第三模式：所述热导检测器通过单热丝参比的方式分别分析所述第一色谱柱或所述第二色谱柱内的样品。

45、在本发明一实施例中，其中，第一模式的工作过程具体为：所述第一色谱柱和所述第二色谱柱同时进样，

46、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在分析状态的频率下时，惰性气体进入所述第一气体管线，然后通过所述热导检测器的所述第三接口分成两股流量相同、一股流量不同的三股气体，其中：流量相同的两股气体中的一股通过所述第二接口将所述第一色谱柱内的样品吹入后经过所述第一接口到达所述第一热丝；流量相同的两股气体中的另一股通过所述第四接口将所述第二色谱柱内的样品吹入后经过所述第五接口到达所述第二热丝；不同流量的一股气体依次经过所述第三接口与所述第七接口排出；

47、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在参考状态的频率下，惰性气体进入所述第二气体管线，其中：相同流量的两股气体中的一股流入所述第一分流气体管线，然后通过所述第一接口将其分成两部分，一部分经过所述第二接口将所述第一色谱柱内的样品吹入后依次经过所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第一热丝后由所述第七接口排出；相同流量的两股气体中的另一股流入所述第二分流气体管线然后通过所述第五接口将其分成两部分，一部分经过所述第四接口将所述第二色谱柱内的样品吹入后依次经过所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第二热丝后由所述第六接口排出；

48、对以上两个频率下经过所述第一热丝得到的两个阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥；并对以上两个频率下经过所述第二热丝得到的两个阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥。

49、在本发明一实施例中，其中，第二模式的工作过程具体为：

50、当只有所述第一色谱柱进样时，与色谱柱载气相同的惰性气体由所述第一气体管线进入，然后通过所述热导检测器的所述第三接口分成两股流量相同、一股流量不同的三股气体，其中：流量相同的两股气体中的一股通过所述第二接口将所述第一色谱柱内的样品吹入后经过所述第一接口到达所述第一热丝；流量相同的两股气体中的另一股依次通过所述第四接口和所述第五接口到达所述第二热丝，不同流量的一股气体依次经过所述第三接口与所述第七接口排出；对分别经过所述第一热丝和所述第二热丝得到的阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥；

51、当只有所述第二色谱柱进样时，与色谱柱载气相同的惰性气体由所述第一气体管线进入，然后通过所述热导检测器的所述第三接口分成两股流量相同、一股流量不同的三股气体，其中：流量相同的两股气体中的一股依次通过所述第二接口和所述第一接口到达所述第一热丝；流量相同的两股气体中的另一股通过所述第四接口将所述第二色谱柱内的样品吹入后经过所述第五接口到达所述第二热丝；不同流量的一股气体依次经过所述第三接口与所述第七接口排出；对分别经过所述第一热丝和所述第二热丝得到的阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥。

52、在本发明一实施例中，其中，第三模式的工作过程具体为：

53、在只有所述第一色谱柱进样时：

54、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在分析状态的频率下时，惰性气体进入所述第一气体管线，然后通过所述热导检测器的所述第三接口分成两股流量相同、一股流量不同的三股气体，其中：流量相同的两股气体中的一股通过所述第二接口将所述第一色谱柱内的样品吹入后经过所述第一接口到达所述第一热丝；流量相同的两股气体中的另一股依次通过所述第四接口和所述第五接口到达所述第二热丝；不同流量的一股气体依次经过所述第三接口与所述第七接口排出；

55、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在参考状态的频率下，惰性气体进入所述第二气体管线，其中：相同流量的两股气体中的一股流入所述第一分流气体管线，然后通过所述第一接口将其分成两部分，一部分经过所述第二接口将所述第一色谱柱内的样品吹入后依次经过所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第一热丝后由所述第七接口排出；相同流量的两股气体中的另一股流入所述第二分流气体管线然后通过所述第五接口将其分成两部分，一部分依次经过所述第四接口、所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第二热丝后由所述第六接口排出；

56、对以上两个频率下经过所述第一热丝得到的两个阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥；

57、在只有所述第二色谱柱进样时：

58、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在分析状态的频率下时，惰性气体进入所述第一气体管线，然后通过所述热导检测器的所述第三接口分成两股流量相同、一股流量不同的三股气体，其中：流量相同的两股气体中的一股依次通过所述第二接口和所述第一接口到达所述第一热丝；流量相同的两股气体中的另一股通过所述第四接口将所述第二色谱柱内的样品吹入后经过所述第五接口到达所述第二热丝；不同流量的一股气体依次经过所述第三接口与所述第七接口排出；

59、当控制器控制所述微型热导检测器系统工作在参考状态的频率下，惰性气体进入所述第二气体管线，其中：相同流量的两股气体中的一股流入所述第一分流气体管线，然后通过所述第一接口将其分成两部分，一部分依次经过所述第二接口、所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第一热丝后由所述第七接口排出；相同流量的两股气体中的另一股流入所述第二分流气体管线然后通过所述第五接口将其分成两部分，一部分经过所述第四接口将所述第二色谱柱内的样品吹入后依次经过所述第三接口与所述第七接口排出，另一部分到达所述第二热丝后由所述第六接口排出；

60、对以上两个频率下经过所述第二热丝得到的两个阻值进行相互参比，以形成用于热导检测器的惠斯通电桥。

61、在本发明一实施例中，其中，所述第一直径、所述第二直径和所述第三直径不相等。

62、在本发明一实施例中，其中，所述第一热丝和所述第二热丝的阻值相同，阻值范围为2ω到20ω之间，其材料为铂丝、铼钨丝、钨丝或金丝。

63、本发明提供的恒频率双通道切换的微型热导检测器系统，与现有技术相比，明解决了进行色谱复杂应用时，必须使用双热导检测器(tcd)或者必须进行色谱柱的更换问题，其恒定频率的自动化的调制设备与工作方式使得可以在一个热导检测器(tcd)上进行双通道的同时检测，也可以实现同一热导检测器实现多种使用模式的切换，降低了用户的使用成本；通过使用恒频率调制的方式切换惰性气体来进行双通道惠斯通电桥的搭建，降低了成本，提高了检测器的使用频率；并且，热导检测器可以进行双臂惠斯特电桥的搭建也可以进行单丝惠斯特电桥的搭建，使得本发明的系统可以进行多种模式的热导检测器切换，从而进行样品量大小的适配。