[发明专利]作为气相色谱-UV吸收光谱中的光源的UV发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及用于分析样品的装置和方法。更具体地，本发明涉及通过气相色谱(GC)和紫外(UV)吸收光谱(其被称为GC-UV)来检测、鉴定、定量并分析样品中物质的装置和方法，其中所述物质在样品中的浓度由高浓度至非常低的浓度。该样品为气体混合物和/或单一气体的气相样品，如空气或其它气体，或为其它被转化为气相样品的物质。

发明背景

GC-UV的基础技术已知，并被用于各种目的。VernerLagesson等人在US6305213和US4668091中公开了其基础技术的实例。在US6305213和US4668091中公开的装置和方法涉及物理、机械和软件控制方案并解决了主要问题之一，即检测非常短波长(通常短至120nm)处的吸收以鉴定气相的未知物质。

气相色谱UV吸收光谱被用于鉴定各种气相物质或可被转化为气相的物质，并对其定量。该技术是基于以下：首先使气相物质过柱(如加热柱)，其中该气体在经过柱子的时候具有由物质决定的速率，并且当待分析的气体离开柱子并进入室中(其中UV光穿过气体)时，在光穿过气体时其以光谱方式吸收光，从而使光子光谱(photonicspectrum)具有非常高的鉴定物质的精确度。

在GC-UV中获得气相样品中物质的光子信号水平和空间分辨率。首先，通过气相色谱随时间分离物质。然后使随时间分离的物质穿过一个室，其中检测样品气体被低至120nm波长的UV光线的光子吸收，从而鉴定其中的物质并对其定量。

通常通过微升注射器来注射液体或气体样品从而将样品加入GC-UV系统。在被转移到GC单元的分离柱之前，在所述GC单元的加热喷嘴部分使所述液体样品气化。也可将气相样品加入GC单元。

在WO2012121651A1中描述了一种具有氘灯作为光源的装置。

现有技术的装置和方法的问题在于，分析的效率不高、费时且昂贵，并且目前光源主要为高成本的氘或氢放电灯，其寿命较短，具有不利地影响检测阀值的高光子噪声，物理体积较大，并且光线的稳定过程较慢。现有技术的系统缺少这种能力，即有效控制光量，使其优选能够在分析过程中变化。

发明概述

本发明的目的是解决上述提到的至少一个问题。

本发明涉及用于分析样品的装置，其包含样品接受器件、气相色谱和分光光度计，所述分光光度计包含LEDUV光源、细长的室和检测器，其中所述UV光源被设置为照射经过所述室的样品物质，并且其中所述检测器被设置为通过UV吸收光谱鉴定样品物质并对其定量，其特征在于所述装置包含由发光二极管LED组成的光源，其包含低于可见范围的波长的发射光谱，该发射光谱范围为390nm至低于120nm。LED的使用还通过与检测器同步的LED脉冲调制而允许例如CCD(电荷耦合器件)在其最大信噪比水平下运行而并不饱和。可通过开关LED或通过改变至LED的电流来改变并控制将被例如CCD(电荷耦合器件)的光敏元件捕捉到的光子数量从而实现对LED光源的调制，进而在任何给定时刻优化光子数量，根据样品气体的浓度优化装置的灵敏度。在进行分析序列期间，可以非常高的频率进行该调制，且该调制可为固定的或动态的。然后可优化动态调制以在任何给定时刻优化信号和/或信噪比，从而优化检测水平和待分析的物质的检测。可通过检测器(如CCD阵列)监控该调制以及随后所发射的光子量，并且可通过控制算法将对该调制的控制由CCD检测器反馈回LED。该调制随不同的工作循环可在0至非常高的频率范围内变化，并可被打开或关闭。

与光纤非常接近的LED可以不需任何聚焦器件就使光线直接进入。

LED本身具有非常高的光子能量密度，即单位面积内的光子，因此与光纤非常接近，大量的发射光可进入例如光纤的光导体中，且LED具有较窄的发光角度分布，因此至少部分所发射的光被认为是平行的，或近似平行。

LED可为这样的类型，其最初用于发射可见光谱内的光(390nm和750nm之间)，并且根据其设计和性质具有亚可见的发光光谱(具有短于可见的390nm的光波长)。

根据本发明，使用LED-UV灯。在权利要求中，当所用的灯被限定为LED灯时，其也是指LED-US灯。

随着较短波长的起始光子撞击到荧光层，该层发出更长波长的光，从而实现波长转化，因而LED的起始光子发射具有比随后作为可见光被感知的更短的波长。LED可为这样的类型，其不具有或具有非常少的荧光材料，从而允许具有更短波长的初始发射光子离开LED单元，或为发射短于390nm波长的光的荧光层。