蒸发光散射检测器 【发明领域】
本发明涉及适于在分析装置如蒸发光散射检测器(ELSD)中使用的多种构件。本发明还涉及制造和使用如蒸发光散射检测器(ELSD)装置中的各种构件的方法。
【发明背景】
在本领域中存在对适于在分析装置如蒸发光散射检测器(ELSD)中使用的各种构件的需要，以便提供改进的装置性能。
发明概述
本发明通过探索适用于分析装置包括，但不局限于，蒸发光散射检测器(ELSD)中的构件来解决上面所讨论的一些困难和问题。相对于在分析装置中所使用的公知构件，本发明的构件提供了一个或多个优点。该一个或多个优点可以包括，但不局限于，沿着管状部件如漂移管的长度提供更稳定的加工温度的能力；沿着管状部件如漂移管的长度监测和/或调节加工温度的能力；为了清洁单个构件而有效和高效地拆卸构件的能力；以及放大被输入的电压信号以便提供具有电压分量的输出电压的能力，该电压分量独立于施加到输入电压信号上的增益。
在一个示范性实施例中，本发明的构件包括组合式管状部件，该组合式管状部件包括具有第一端部、第二端部、面向管状壁结构的内部的内壁表面、以及外壁表面的管状壁结构，该管状壁结构包括第一金属的内层和第二金属的外层，该第二金属与第一金属相比具有更高的传热系数。该内层可以包括，例如不锈钢，而该外层可以包括，例如铜。
在另一个示范性实施例中，本发明的构件包括管状部件，该管状部件包括具有第一端部、第二端部、长度L、面向管状壁结构的内部的内壁表面、以及外壁表面的管状壁结构；沿着管状壁结构的长度L定位的两个或多个温度传感器；和沿着管状壁结构的长度L定位在外壁表面上方的加热元件。在一个理想的实施例中，加热元件能够维持沿着长度L小于大约8℃的平均温度梯度。管状部件可以进一步包括沿着管状壁结构的长度L定位在外壁表面上方的一个或多个加热元件。
本发明进一步涉及适合与漂移管和蒸发光散射检测器一起使用的筒/撞击器(cartridge/impactor)组件，其中该筒/撞击器组件包括(1)筒，该筒包括(i)具有一定大小的筒插入部，以便可沿着漂移管的内壁表面在漂移管的第一端部中延伸，和(ii)沿着筒插入部的长度的撞击器定位部件，该撞击器定位部件能够暂时地将撞击器紧固在筒插入部中，以便占据经过筒插入部的一部分流动截面面积；和(2)至少一个可选的撞击器，该撞击器大小定制成以便可经由撞击器定位部件而定位在筒插入部中。在一个理想的实施例中，撞击器是属于具有大小和几何形状变化的一组撞击器中的一个撞击器，该组撞击器在筒插入部中是可互换的，以便可以调节经过筒插入部的流动截面面积。例如，可以设计成组的撞击器，以便占据经过筒插入部从大约25％到大约75％之间的总流动截面面积。
本发明还涉及适用于将一个或多个可选的撞击器定位在漂移管中的一个或多个固定位置处的筒，该筒包括(i)筒插入部，其大小定制成以便可沿着漂移管的内壁表面在漂移管的第一端部中延伸，和(ii)沿着筒插入部的长度的至少一个撞击器定位部件，该撞击器定位部件能够暂时地将撞击器紧固在筒插入部中，以便该撞击器占据经过筒插入部的一部分流动截面面积。如上面所讨论的，筒可以包括属于一组撞击器中的一个撞击器，其中，该组撞击器包括具有各种不同的撞击器大小的两个或多个撞击器，在该组撞击器中的各个撞击器均经由撞击器定位部件而可移除地附接到筒插入部上，以便占据经过筒插入部的一部分流动截面面积。
本发明甚至进一步涉及电子电路，该电子电路包括能够给输入的电压信号提供电压增益地电压放大器；与电压放大器串联的输出电阻器；给输出电阻器提供恒定电流的电流源；和与电流源串联的电流导引二极管，该电流导引二极管提供从电流源到输出电阻器的恒定电流的单向流；该电子电路能够提供包括电压偏移分量的输出电压，该电压偏移分量独立于由电压放大器所提供的放大器增益。电子电路可以与附加的电子构件、一个或多个外部系统构件、或者二者组合使用。
本发明还涉及制造和使用本发明的一个或多个上述构件的方法。可以使用本发明的一个或多个上述构件，以执行分析测试方法的步骤，如分析可能地包含至少一个分析物的试样的方法。在一个示范性实施例中，该方法包括将试样引入到管状部件中，该管状部件包括具有长度L、第一端部、第二端部、面向管状壁结构内部的内壁表面、以及外壁表面的管状壁结构，并且该管状部件至少部分地由加热元件所围绕；并且该方法包括将管状壁结构的内部维持在一定温度处，以便该内部具有沿着长度L小于大约8℃的平均温度梯度。在一些实施例中，该方法包括将管状壁结构的内部维持在一定温度处，以便该内部具有沿着长度L低到大约1.5℃的平均温度梯度。
本发明甚至进一步涉及使用本发明的上述电子电路以处理输入的电压信号的方法。在一个示范性实施例中，该方法包括步骤：提供输入的电压信号；经由电压放大器放大输入的电压信号；和将输入的电压信号转换成包括电压偏移分量的输出电压，该电压偏移分量独立于由电压放大器所提供的放大器增益。可以在包含一个或多个附加的电子构件的电子系统中执行该示范性方法，其中该附加的电子构件中的至少一个附加的电子构件不能处理负输入电压。还可以在包含一个或多个外部系统构件的系统中执行该示范性方法，其中负输入电压呈负地影响外部系统构件中的至少一个外部系统构件的输出。
在回顾了所公开实施例和所附权利要求的下列详细描述之后，本发明的这些和其它特征和优点将变得显而易见。
附图简要描述
图1描绘了本发明的示范性组合式管状部件；
图2描绘了图1中所示的示范性组合式管状部件的视图，其中在该组合式管状部件上带有多个传感器；
图3描绘了图2中所示的示范性组合式管状部件的视图，其中将加热元件定位在该多个传感器上方；
图4描绘了图3中所示的示范性组合式管状部件沿着线A-A的截面图；
图5描绘了本发明的示范性筒/撞击器组件；
图6描绘了图5中所示的示范性筒/撞击器组件的截面图；
图7A至图7B分别描绘了适合与图5至图6中所示的筒/撞击器组件一起使用的第一示范性撞击器的正视图和侧视图；
图8A至图8B分别描绘了适合与图5至图6中所示的筒/撞击器组件一起使用的第二示范性撞击器的正视图和侧视图；和
图9提供了现有技术的适用于装置如蒸发光散射检测器(ELSD)装置中的电子电路的原理图。
发明详细描述
为了促进对本发明原理的理解，下文是对本发明特定实施例的描述，并且使用特定文字来描述这些特定实施例。然而，将应理解的是，对特定文字的使用并非意图限制本发明的范围。所讨论的本发明原理的备选方案、进一步的修改以及这样的进一步应用视作为是本发明所属领域中的普通技术人员通常所能想到的。
本发明涉及适于在分析装置中使用的多种构件，其中，该分析装置包括但不限于蒸发光散射检测器(ELSD)设备、电雾式检测器(如Corona CAD)设备以及质谱仪。在本发明一个理想的实施例中，将一个或多个已公开的构件结合到蒸发光散射检测器(ELSD)设备中。例如，可以在美国专利No.6,229,605和6,362,880中找到文中所使用的对适当的蒸发光散射检测器(ELSD)和构件的描述，该两个专利的主题由此通过引用而整体地结合于本文中。
本发明还涉及制造适于在分析装置如ELSD设备中使用的各种构件的方法。本发明甚至还涉及使用在分析装置如蒸发光散射检测器(ELSD)装置中的一个或多个已公开的构件的方法，以对该装置的一个或多个功能的性能有所帮助。
在一个示范性实施例中，本发明的一个或多个所公开的构件(图1至图9中所示)结合在ELSD设备中。例如，为了提供用于ELSD设备的改进的漂移管，可以将本发明的管状部件如示范性的管状部件10(图1至图5中所示)与雾化器52(图5中所示)以及其它的ELSD设备构件相结合。在又一个实例中，可以将本发明的筒/撞击器组件如示范性的筒/撞击器组件51(图5至图6中所示)用来与常规的漂移管或本发明示范性的管状部件10相结合，以提供对ELSD设备的“分流”能力。在又一实例中，可以将本发明的电子电路如示范性的电子电路80(图9中所示)结合到分析装置如ELSD设备中，以便对该装置中一个或多个输入的电压信号提供有益的处理。
如在图1至图9中所示，本发明的各个构件都包括许多的单个构件特征。在下文提供对各个构件、可能的构件特征以及各个构件构造的描述。
I.装置构件
本发明涉及下列的单个构件，该单个构件可以单独地使用或彼此结合地使用，以对公知分析装置的性能有所帮助。
A.管状部件
本发明涉及管状部件，如在图1和图4中所示的示范性管状部件10。本发明的管状部件可以用作ELSD设备中的漂移管或者用作任何其它分析装置中(如在电雾式检测器(如Corona CAD)设备或者质谱仪中)的管状部件。
如在图1和图4中所示，示范性的管状部件10包括第一端部11；第二端部12；在第一端部11和第二端部12之间延伸一定距离的管状壁结构13；和由管状壁结构13所围绕的内部22(图4中所示)。
1.管状壁结构
示范性的管状部件10包括具有一个或多个同心层的管状壁结构13。一个或多个同心层中的各个同心层均可对最终产生的管状部件10提供合乎需要的特征(如结构完整性、耐高温性等)。此外，一个或多个同心层中的各个同心层均具有层厚并且由一个或多个层材料形成，以便对最终产生的管状部件10提供特定的特征(如化学惰性等)。
管状壁结构13还可包括邻近第一端部11和第二端部12的附接特征30。附接特征30可以用来将示范性管状部件10连接到给定装置的一个或多个构件上。适当的附接特征30包括但不限于螺纹，以便可以将示范性管状部件10附接到给定装置的一个或多个构件上的对应螺纹上；在其中包含一个或多个孔的凸缘(未示出)，以便可经由贯穿该一个或多个孔的螺栓或螺钉将示范性的管状部件10附接到给定装置的一个或多个构件上；在第一端部11和/或第二端部12处位于管状壁结构13中的一个或多个孔，以便可经由延伸到该一个或多个孔(例如，见图5中所示位于管状壁结构13的第一端部11中的孔45)中的螺栓或螺钉将示范性管状部件10附接到给定装置的一个或多个构件上；和夹持部件，其可以用来经由对应的夹持部件将示范性管状部件10附接到给定装置的一个或多个构件上。
在一个示范性实施例中(下文所讨论的)，管状壁结构13包括两个或多个同心层。在一个理想的实施例中，管状壁结构13包括内层23和外层24(图4中所示)，其中内层23对管状部件10提供大部分的整体结构完整性，并且外层24对内层23提供诸如绝热特性的附加特性。
a.内层
在一个示范性实施例中，管状壁结构13包括与一个或多个外层24相结合的一个或多个内层或内套管23。如在图1至图4中所示，内层23通常延伸管状部件10的整个长度(例如，如在图1中所示长度L+X1+X2的总和)。此外，内层23通常形成第一端部11、第二端部12、以及围绕管状部件10的内部22的内壁表面14。
内层23包括内壁表面14，该内壁表面14面向管状壁结构13的内部22。内层23还包括外表面25，该外表面25可以与外层24的内表面26直接接触。在一个理想的实施例中，内层23的外表面25与外层24的内表面26直接接触。
在一个示范性实施例中，内层23或至少内层23的内表面14包括惰性材料。适当的惰性材料包括但不限于金属如铝、不锈钢和钛；聚合材料如聚醚醚酮(PEEK)和聚四氟乙烯(PTFE)；玻璃，包括硼硅酸盐玻璃；以及陶瓷材料。在一个示范性实施例中，内壁表面14包括选自铝和不锈钢的金属。在另一个示范性实施例中，内壁表面14包括6061-T6铝或316L不锈钢，更理想的是316L不锈钢。
内层23可具有根据许多因素而变化的平均层厚，这些因素包括但不限于用来形成内层23的材料、存在或不存在一个或多个外层以及管状部件10所期望的结构要求(如示范性管状部件10所期望的承压能力)。通常，内层23具有从大约0.25毫米(mm)(0.01英寸(in))到大约50.8mm(2in)的平均层厚。在一个理想的实施例中，内层23包括不锈钢，并且具有从大约0.76mm(0.03in)到大约1.52mm(0.6in)的平均层厚。在又一个理想的实施例中，内层23包括不锈钢，并且具有从大约2.54mm(0.10in)到大约5.08mm(0.20in)(更合乎需要的是大约3.30mm(0.13in))的厚度。
b.外层
除了上述内层23以外，管状壁结构13可以可选地包括一个或多个层。如在图1中所示，外层或外套管24可在内层23的一部分上延伸。作为备选，外层或外套管24可以大致在内层23的整个外表面范围上延伸。如在图4中所示，外层24具有内表面26，该内表面26可以与内层23的外表面25相接触。在其它的实施例中，在外层24的内表面26和内层23的外表面25之间可具有合乎需要的间距。
在一个示范性实施例中，外层24包括对示范性管状部件10提供良好导热特性的材料。例如，外层24可包括金属如铜，以便当在外层24的外壁表面15上施加热时，外层24沿着内层23的外表面25提供大致均匀的热量。当将管状部件10用作ELSD设备中的漂移管时，该示范性实施例特别地有用。
在又一个示范性实施例中，外层24包括对示范性管状部件10(如示范性管状部件10的内层23)提供绝热特性的绝热材料。例如，外层24可包括泡沫绝热物如聚氨酯泡沫，以便使内层23绝热。当管状部件10用作ELSD设备中的漂移管时，该示范性实施例特别地有用。
取决于许多因素，外层24可包括各种材料，这些因素包括但不限于外层所期望的功能、外层厚度等。用于形成外层24的适当材料包括但不限于金属如铜、聚合泡沫材料如聚氨酯泡沫、玻璃材料以及陶瓷材料。在一个理想的实施例中，外层24包括电镀到内层23(例如由不锈钢所形成的内层23)上的一层铜。在又一个示范性实施例中，外层24包括装配在内层23例如由不锈钢所形成的内层23上的预制铜套管。
通常，外层24具有从大约0.10mm(0.004in)到大约50.8mm(2in)的平均层厚。在一个示范性实施例中，外层24包括铜层，并且具有大约0.76mm(0.03in)到大约1.52mm(0.6in)的平均层厚。在一个理想的实施例中，外层24包括铜层，并且具有从大约2.54mm(0.10in)到大约7.62mm(0.30in)(更合乎需要的是大约6.35mm(0.25in))的厚度。
在又一个示范性实施例中，管状壁结构13还可包括可选的最外透明涂层材料(未示出)，其涂敷在外表面15的大致全部或一部分上以提供例如增强的耐化学性。该透明涂层材料可包括任何透明涂层材料，包括但不限于聚安酯材料。通常，当存在透明涂层时，其具有从大约0.01mm到大约0.5mm的平均层厚。
c.管状壁结构的截面形状
管状壁结构13具有位于第一端部11处的入口流动截面面积、位于管状壁结构13的第二端部12处的出口流动截面面积、以及处于第一端部11和第二端部12之间的管状流动截面面积。在本发明的一个示范性实施例中，管状流动截面面积与入口流动截面面积、出口流动截面面积或二者大致相等。在本发明的又一个示范性实施例中，管状流动截面面积与入口流动截面面积和出口流动截面面积二者大致相等。
管状流动截面面积、入口流动截面面积和出口流动截面面积中的各个流动截面面积均可具有任何期望的截面构造。适当的截面构造包括但不限于圆形、矩形、方形、五边形、三角形以及六边形截面构造。在一个理想的实施例中，管状流动截面面积、入口流动截面面积以及出口流动截面面积中的各个流动截面面积都具有圆形流动截面面积。
d.管状部件尺寸
根据管状部件的使用，本发明的管状部件可以具有各种大小。例如，当本发明的管状部件用作ELSD设备中的漂移管时，该管状部件通常具有直至大约50.8cm(20in)的总体长度，并且更典型的是在大约20.32cm(8in)到大约40.64cm(16in)的范围内。在一个理想的实施例中，本发明的管状部件用作ELSD设备中的漂移管，并且具有大约27.94cm(11in)的总体长度。然而，应理解的是并没有限制所公开管状部件的总体尺寸。
如上所述，管状壁结构13可具有管状流动截面面积、入口流动截面面积以及出口流动截面面积。管状流动截面面积、入口流动截面面积和出口流动截面面积中的各个流动截面面积均可根据给定管状壁结构的使用而在大小上有所变化。通常，管状流动截面面积、入口流动截面面积和出口流动截面面积中的各个流动截面面积均独立地直至大约506cm2(78.5in2)。在一个理想的实施例中，本发明的管状部件用作ELSD设备中的漂移管，并且管状流动截面面积、入口流动截面面积和出口流动截面面积中的各个流动截面面积均是大约3.84cm2(0.59in2)。然而，如上文所提及的那样，对所公开管状部件的总体尺寸并没有限制。
e.承压能力
本发明的管状部件和筒可以由材料构建成以便能经受根据给定构件的最终用途而变化的内部压力。通常，可以将本发明的管状部件和筒构建成具有直至15,000psig的承压能力。在一些实施例中，可以把本发明的管状部件和筒构建成具有范围从大约500psig到大约5,000psig的承压能力。
2.温度传感器
本发明的管状部件可进一步地包括沿管状部件的长度定位的一个或多个温度传感器，如示范性的温度传感器19。如在图2和图4中所示，示范性管状部件10包括两个传感器19；然而，应理解的是可沿着示范性管状部件10定位任何个数的传感器。
通常，当存在时，沿着示范性管状部件10的长度定位两个或多个温度传感器19。各温度传感器19均可沿着示范性管状部件10的外表面15、沿着内层23的外表面25或沿着二者定位。
当使用两个或多个温度传感器19时，合乎需要的是，温度传感器19沿着示范性管状部件10长度的大致一部分分布。如在图2中所示，距离d是温度传感器19之间的距离，而距离d2代表第一端部11和一个温度传感器19之间的距离，且d3代表第二端部12和另一个温度传感器19之间的距离。在一个示范性实施例中，温度传感器19彼此间隔大约L/2的距离，其中距离L为管状壁结构13的长度。理想的是，沿着管状壁结构13定位两个或多个温度传感器19，以便测量沿着管状壁结构13的温度和任何温度梯度。
如在图4(沿图3中A-A线的截面图)中所示，温度传感器19的传感器内表面20可定位成与外层24的外壁表面15接触，或定位在内部22(未示出)中并围绕该内部22的其它备选位置中。图4还显示温度传感器的外表面21可以与可选的加热元件16(下文描述)的内表面17接触。
使用多个温度传感器19的一个益处在于能够准确地测量遍及和沿着管状壁结构13的各个位置中的以及与下文所讨论的一个或多个加热元件16相一致的温度，用以对管状壁结构13提供更好的加热控制从而提供更多可再现性的结果和更好的性能。在一个理想的实施例中，可以在管状壁结构13中、围绕该管状壁结构13或者在该管状壁结构13上定位x个温度传感器，以使得传感器隔开例如相等的距离d，尽管传感器19当然可以彼此以任何距离或沿着管状壁结构13间隔开。当x个温度传感器19彼此隔开相等距离d时，合乎需要的是将管状壁结构13分成等于(x+1)的多个分区，以便沿着管状壁结构13监测温度以及沿着管状壁结构13控制和/或使得温度变化量最小。作为备选，当示范性管状部件10包括x个温度传感器时，合乎需要的是该x个温度传感器沿着管状壁结构13定位成彼此相距大约L/(x-1)的距离。
合乎需要的是，本发明的管状部件包括管状壁结构，该管状壁结构能实现沿着管状壁结构长度L的最小平均温度梯度。在一个示范性实施例中，本发明的管状部件包括管状壁结构，该管状壁结构能实现沿着长度L小于大约8℃的平均温度梯度。在一个理想的实施例中，管状部件包括管状壁结构，该管状壁结构能实现沿着长度L小于大约7℃(或小于大约6℃、或小于大约5℃、或小于大约4℃、或小于大约3℃、或小于大约2℃、或小于大约1.5℃、或小于大约1.0℃)的平均温度梯度。
3.加热元件
本发明的管状部件还可包括一个或多个可选的加热元件如在图3至图4中所示的示范性加热元件16。如在图3至图4中所示，示范性加热元件16包括内表面17和外表面18。尽管示出为单个连续的加热元件，但示范性的加热元件16可包括一个或多个热源，包括但不限于加热带、点接触器、以及加热毡或加热套管如示范性的加热元件16。此外，尽管示范性加热元件16在图3中示出为沿着管状壁结构13的长度定位在外壁表面15上，但示范性加热元件16可大小设定并定位成以便沿着管状壁结构13的整个长度或仅沿着管状壁结构13整个长度的一部分延伸。
本发明中可使用许多可买到的加热元件。可买到的适当加热元件包括但不限于可从Tempco Electric Heater Corporation(WoodDale，IL)买到的商业名称为硅橡胶加热器的硅橡胶加热元件、可从Tempco Electric Heater Corporation(Wood Dale，IL)买到的柔性加热器、以及可从Tempco Electric Heater Corporation(Wood Dale，IL)买到的其它加热产品如加热带和加热套。
在一个理想的实施例中，可将从Tempco Electric HeaterCorporation(Wood Dale，IL)买到的商业名称为硅橡胶加热器的四个硅橡胶加热元件用作加热管状壁结构13。根据管状壁结构13的构成，硅橡胶加热元件沿着示范性管状部件10的外表面15、沿着内层23的外表面25或者沿着二者粘附地附接和分布。
在另一个理想的实施例中，使用了一个或多个加热元件16，与一个或多个温度传感器19相一致以便沿着管状部件10的长度L产生小于大约8℃的平均温度梯度。在又一个理想的实施例中，使用了一个或多个加热元件16，与一个或多个温度传感器19相一致以便沿着管状部件10的长度L产生小于大约7℃(或小于大约6℃、或小于大约5℃、或小于大约4℃、或小于大约3℃、或小于大约2℃、或小于大约1.5℃、或小于大约1.0℃)的平均温度梯度。
4.接地螺钉
本发明的管状部件还可包括一个或多个接地螺钉如图1中所示的示范性接地螺钉29。示范性的接地螺钉29能实现示范性管状部件10的电气接地。
B.筒/撞击器组件
本发明还涉及如在图5至图8B中所示新设计的筒、撞击器以及筒/撞击器组件。所公开的筒、撞击器以及筒/撞击器组件作为ELSD设备中的可移除构件特别地有用。
在图5所示的一个示范性实施例中，示范性的可移除筒/撞击器组件51包括与撞击器52相结合的示范性可移除筒58。示范性的可移除筒/撞击器组件51示出为与下列其它的装置构件相结合：雾化器50、O型环56、适于将示范性的可移除筒58附接到管状壁结构13上的螺钉43。
1.筒
在图5至图6中所示的示范性筒58包括筒插入部57、凸缘部分65以及一个或多个撞击器定位部件61，其中，该撞击器定位部件61能够将一个或多个撞击器(如示范性的撞击器52)暂时地紧固在筒插入部57内，以便撞击器占据经过筒插入部57的一部分流动截面面积。
在一个示范性实施例中，筒适用于将一个或多个撞击器定位在ELSD设备的漂移管内的固定位置处。在该示范性实施例中，筒包括(i)筒插入部，其大小设定成以便可沿着漂移管的内壁表面(如内壁表面14)在漂移管的第一端部(如第一端部11)内延伸，和(ii)沿着筒插入部的长度定位的一个或多个撞击器定位部件，该一个或多个撞击器定位部件中的各个撞击器定位部件均能够将撞击器暂时地紧固在筒插入部内，以便撞击器占据经过筒插入部的一部分流动截面面积。
本发明的筒可大小设定成以便适合与上述管状部件中的任一管状部件一起使用，包括示范性管状部件10。筒插入部57大小设定成以便可沿着管状壁结构13的内壁表面14在管状壁结构13的第一端部11处的开口42内即在漂移管内延伸。如图5中所示，筒插入部57可定位在雾化器50和管状壁结构13之间，以便可通过螺钉43或通过任何其它附接部件将雾化器50可移除地附接到筒/撞击器组件51上。类似地，通过任何适当的附接部件包括但不限于螺钉43将筒/撞击器组件51可移除地附接到管状壁结构13上，该螺钉43适于由示范性筒58的凸缘65内的孔44所接收且然后由管状壁结构13中的孔45接收。
示范性筒58还可包括一个或多个撞击器定位部件61(如在图5和图6中所示的螺钉孔61)。各撞击器定位部件61均定位在筒插入部57中，以便沿着筒插入部57的长度C3将撞击器52可移除地紧固在适当位置，从而占据经过筒插入部57的一部分流动截面面积59。如在图5中所示，示范性撞击器定位部件61与对应的螺钉60一起用来将撞击器52定位在筒插入部57中。尽管示范性筒58包括一组对置的撞击器定位部件61，但应理解的是可沿着筒插入部57的长度定位两组或多组对置的撞击器定位部件61，以便提供在将撞击器52定位在筒插入部57内的灵活性。
如在图6中所示，撞击器52定位在距示范性筒58的凸缘65的一定长度C3处。值得注意的是，长度C3可根据许多因素而变化，这些因素包括但不限于筒插入部57的总体长度(例如，C1)、对应管状部件的总体长度、撞击器52的期望位置以及待测的试样成分。例如，长度C3对长度C1的比率可小于图6中所示的比率，以便能够基于特定试样的需要而实现对撞击器52的定位。
还应注意的是，示范性筒58的总体长度C1可根据许多因素而变化，这些因素包括但不限于对应管状部件的总体长度、撞击器52相对于对应管状部件总体长度的期望位置、以及待测的试样成分。在一个示范性实施例中，C1可以如内层23一样长，以使得筒插入部57有效地用作对应管状部件的管状壁结构的内表面层。通常，C1小于对应管状部件长度的一半，且更典型的是从对应管状部件长度的大约25％到33％。在一个示范性实施例中，示范性筒58具有大约8.10厘米(cm)(3.19in)的总体长度，一组撞击器定位部件(如撞击器定位部件61)在总体长度为大约27.94cm(11.00in)的管状部件中定位在大约7.62cm(3.00in)处。
如下文进一步地讨论，合乎需要的是，撞击器52是可移除的以使得具有各种尺寸的撞击器能够可移除地互换，以便简单地通过替换适当大小的撞击器52便可在给定的管状部件中测试宽范围的样本类型和流动相。通过改变或甚至完全移除撞击器52，可以将给定装置从具有第一流动截面面积的第一“分流”构造(例如，筒插入部57总流动截面面积的50％)转换到具有第二流动截面面积的第二“分流”构造(例如，筒插入部57总流动截面面积的25％)、再到其中完全移除撞击器52的单流构造(例如，筒插入部57总体流动截面面积的100％)。在分流构造中，撞击器52的大小可根据流动相和待测样本而变化以改变用于最大优化的分流量。此外，可移除的撞击器出于清洁目的还允许易于接近管状壁结构13(例如，当管状壁结构13用作ELSD设备中的漂移管时)。
如上文所注意到的那样，虽然在图5至图6中未示出，但示范性筒58可包括沿着筒插入部的长度定位的两组或多组撞击器定位部件，以便可选地将两个或多个撞击器定位在筒插入部中。当在相同的筒中在单流构造或许多可能的“分流”构造之间决定时，多组撞击器定位部件给使用者提供了增强的灵活性。
如在图5至图6中所示，示范性筒58还可包括适于将示范性筒连接到其它装置构件如管状部件、垫圈、O型环、过滤器、端盖等上的凸缘65。在一个理想的实施例中，凸缘65用来将示范性筒58连接到管状部件如上文所述的示范性管状部件10上，以形成在ELSD设备中使用的漂移管。
在本发明的一个实施例中，凸缘65形成为示范性筒58的整体部分。在图5至图6中所示的示范性筒/撞击器组件51中示出了这种构造。在其它的实施例中，凸缘65可以是固定到筒插入部57一个端部上的单独的筒构件。无论何种构成，凸缘65都包括一个或多个结构特征以使得凸缘65能够附接到任何其它的设备构件上。适当的结构特征包括但不限于从凸缘表面延伸的螺栓、位于凸缘中的螺纹孔、管螺纹、压力接头、连接器等。
筒58可以包括一种或多种材料，更理想的是一种或多种惰性材料。用于形成筒58的适当材料包括但不限于金属如铝、不锈钢和钛；聚合材料如聚醚醚酮(PEEK)和聚四氟乙烯(PTFE)；玻璃，包括硼硅酸盐玻璃；和陶瓷材料。在本发明的一个示范性实施例中，筒58包括选自铝和不锈钢的金属。在理想的实施例中，筒58包括不锈钢如316L不锈钢。
筒58的筒插入部57可具有根据许多因素而变化的平均壁厚，这些因素包括但不限于给定管状部件的内径、筒插入部57合乎需要的结构完整性等。通常，筒插入部57具有从大约0.10mm(0.004in)到大约50.8mm(2in)的平均壁厚。在一个示范性实施例中，筒插入部57包括不锈钢，并且具有大约2.54mm(0.10in)到大约10.16mm(0.40in)(更理想的是大约6.35mm(0.25in))的平均壁厚。
2.撞击器
如在图5至图6中所示，示范性的可移除筒/撞击器组件51还包括一个或多个撞击器52。在图7A至图8B中示出了两个示范性的撞击器52。理想的是，各撞击器52均包括具有以上、下周边表面70以及侧周边表面71为界限的主表面74的平面实体73。在上、下周边表面70中定位了开口72，其适于接收筒插入部57对应的撞击器定位部件61或者对应的附接部件(如螺钉)，该附接部件能够与上下周边表面70以及对应撞击器定位部件61相接合。
在本发明的一个示范性实施例中，一组可互换的撞击器52设计成用以可移除地插入和安装在给定筒58的筒插入部57中。合乎需要的是，该组撞击器包括多个撞击器，这些撞击器大小设定成以便提供经过筒插入部57的总流动截面面积59的不同百分比。例如，给定组的撞击器52或能占据经过筒插入部57从大约5％到大约95％的总流动截面面积59。其它组的撞击器52或能占据经过筒插入部57范围从总流动截面面积的大约5％到大约95％的任一百分比的总流动截面面积59。
不同撞击器52可以如期望的那样尺寸定制成以便装配到给定的筒插入部中。在一个示范性实施例中，撞击器52具有从大约5.0mm(0.2in)到大于25.4mm(1.0in)的宽度(I1)、从大约5.0mm(0.2in)到大约25.4mm(1.0in)的长度(I2)、以及从大约1.3mm(0.05in)到大约25.4mm(1.0in)的厚度(I3)。(见图7A至图7B)。在一个理想的实施例中，撞击器52具有大约14.0mm(0.55in)的宽度(I1)、大约21.8mm(0.86in)的长度(I2)、以及大约3.2mm(0.125in)的厚度(I3)。
此外，撞击器52的形状可根据需要而变化。如在图7A至图7B中所示，第一示范性撞击器52具有大致矩形的形状。如在图8A至图8B中所示，第二示范性撞击器52具有大致长圆形的形状。用于撞击器52的其它适当形状包括但不限于圆形形状、方形形状、三角形形状、球形形状等。给定撞击器形状上的唯一限制在于该形状对于给定的雾化流动相要提供足够的撞击表面积。
撞击器52可以包括一种或多种材料，更理想的是一种或多种惰性材料。用于形成撞击器52的适当材料包括但不限于金属如铝、不锈钢和钛；聚合材料如聚醚醚酮(PEEK)和聚四氟乙烯(PTFE)；玻璃，包括硼硅酸盐玻璃；陶瓷材料；或者它们的组合。在本发明的一个示范性实施例中，撞击器52包括选自铝和不锈钢的金属，其中，该不锈钢可选地涂敷有材料。在理想的实施例中，撞击器52包括涂敷有材料的不锈钢如316L不锈钢。
3.撞击器附接部件
撞击器52可通过任何适当的附接部件可移除地附接到筒插入部57上，这些附接部件包括但不限于如在图5和图6中所示的一个或多个螺钉60。如在图5中所示，一个或多个螺钉60可通过筒插入部57的对应撞击器定位部件61插入，以便贯穿筒插入部57的侧壁并且延伸到如图6所示撞击器52内的相应开口72中。
C.电子电路
本发明还涉及适于在分析装置中使用的电子电路。本发明的电子电路包括能够放大一个或多个输入的电压信号的电子电路，以便产生包括电压偏移分量的输出电压，该电压偏移分量独立于由电压放大器所提供的放大器增益。在一个示范性实施例中，电子电路包括能够对输入的电压信号提供电压增益的电压放大器；与电压放大器串联的输出电阻器；对输出电阻器提供恒定电流的电流源；以及与电流源串联的电流导引二极管，该电流导引二极管提供从电流源到输出电阻器的单向的恒定电流流；其中，该电子电路能够提供包括电压偏移分量的输出电压，该电压偏移分量独立于由电压放大器所提供的放大器增益。在图9中示出了本发明的示范性电子电路。
如在图9中所示，示范性的电子电路80包括能够从装置如光电检测器(未示出)给输入的电压信号82提供电压增益的电压放大器81。示范性电子电路80还包括与电压放大器81串联的输出电阻器83、对输出电阻器83提供恒定电流(Is)的电流源84、以及与电流源84串联的电流导引二极管85。电流引导二极管85提供从电流源84到输出电阻器83的单向的恒定电流(Is)流。
在示范性的电子电路80中，输出电压Vo可由以下公式提供：
Vo＝(Vs xGain)+(IsxRoffset)＝VsxGain+(Voffsct)
其中：Vs是输入电压信号；“Gain”是电压增益；Is是提供给输出电阻器的恒定电流；Roffset是输出电阻器的电阻；以及Voffset是独立于电压增益的电压偏移分量。
示范性电子电路80可以与装置一起使用，该装置处理具有直到大约2500mV电压幅值的电压信号。通常，示范性电子电路80与装置一起使用，以使得输入的电压信号具有范围从大约0到大约2500mV的电压；电压增益是范围从大约0.1到大约16的倍数；通向输出电阻器的恒定电流的范围从大约100μA到大约2.0mA；输出电阻器具有范围从大约2000到大约5.0ohm的电阻；以及电压偏移分量具有范围从大约100μV到大约50mV的电压。在一个理想的实施例中，示范性电子电路80与装置一起使用，以使得输入的电压信号具有范围从大约1500mV到大约2500mV(更理想的是大约2000mV)的电压；电压增益是范围从大约1到大约16的倍数；通向输出电阻器的恒定电流的范围从大约100μA到大约1.0mA；输出电阻器具有范围从大约200ohm到大约5ohm(更理想的是大约10ohm)的电阻；以及电压偏移分量具有范围从大约100μV到大约20mV(更理想的是大约10mV)的电压。
本发明的电子电路如示范性电子电路80，可以与其它的电子构件、一个或多个外部系统构件、或者二者结合使用。具体而言，本发明的电子电路在包含不能处理负输入电压的一个或多个电子构件的系统中是有用的。例如，许多能够执行模数转换的电子系统已经不使用处理正(+)输入电压和负(-)输入电压二者的装置，而代之以使用仅处理正(+)输入电压的装置。
本发明的电子电路在包含一个或多个外部系统构件的系统中也特别地有用，其中负输入电压呈负地影响外部系统构件中的至少一个外部系统构件的输出。例如，积分电路在某些情形下因负输入电压的电势被认为是负峰值分量而不能处理负输入电压(例如，负输入电压将与正输入电压相加以降低给定的单个峰值响应)，其中，该积分电路用来追踪色谱检测器相对于时间的输出以及继而对检测器响应的峰值面积进行积分数学运算用以枚举100％的总体分析样本以及作为100％总体一定百分比的单个峰值响应。
在本发明一个理想的实施例中，使用电子电路来处理输入的电压信号，其中，该输入的电压信号包括来自光电检测器的电压信号。在本发明又一个理想的实施例中，电子电路是蒸发光散射检测器中的构件。
II.制造构件的方法
本发明还涉及制造本发明上述构件的方法。上述构件中的各构件均可使用常规技术来制备。例如，在制造管状部件的一个示范性方法中，该方法可包括使用金属铸造法步骤由惰性材料(如不锈钢)形成第一层或第一套管23，并且用外层24围绕内层23的外表面25。外层24可使用如金属溅射步骤而覆盖到内层23的外表面25上，或者可使用模制或铸造步骤来预制，并且继而装配到内层23上。金属铸造步骤也可用来形成筒58和撞击器52。如果这些构件中的任何一个构件都包括聚合材料，则可以使用任何常规的热成形步骤(例如，注模、铸模等)来形成该构件。
III.使用构件的方法
本发明还涉及在分析装置如ELSD设备中使用一个或多个上述构件的方法。
A.分析试样的方法
可以在分析装置如ELSD设备中使用一个或多个上述构件，以便分析试样。在一个示范性实施例中，该方法包括分析可能地包含至少一个分析物的试样的方法，其中该方法包括步骤：将试样引入到包括具有长度L、第一端部、第二端部、面向管状壁结构内部的内壁表面、以及外壁表面的管状壁结构的管状部件，该管状部件至少部分地由加热元件所围绕；和将管状壁结构的内部维持在一定温度，以便该内部具有沿着长度L小于大约8℃(或小于大约7℃、或小于大约6℃、或小于大约5℃、或小于大约4℃、或小于大约3℃、或小于大约2℃、或小于大约1.5℃、或小于大约1.0℃)的平均温度梯度。在一个理想的实施例中，该方法使用包括第一金属(如不锈钢)的内层和第二金属(如铜)的外层的管状壁结构，其中第二金属与第一金属相比具有更高的传热系数。在该示范性方法中，管状部件可用作在ELSD设备中的漂移管。
分析试样的示范性方法还可使用管状部件，该管状部件具有沿着管状壁结构的长度L定位的两个或多个温度传感器。
在又一个示范性实施例中，分析试样的方法包括使用与筒结合的管状部件(例如像漂移管)，以便能够实现从分流构造快速转换到单流构造，反之亦然。在该示范性实施例中，方法可包括使用筒，该筒包括(i)筒插入部，其大小设定成以便可沿着管状部件的内壁表面在管状部件的第一端部内延伸，和(ii)沿着筒插入部长度的一个或多个撞击器定位部件，各撞击器定位部件均能够将可选的撞击器暂时地紧固在筒插入部内，以便占据经过筒插入部的一部分流动截面面积。管状部件还包括至少一个撞击器，该撞击器大小设定成以便经由一个或多个撞击器定位部件而定位在筒插入部内。
上述分析试样的示范性方法还可包括下列步骤中的任何一个步骤：使试样雾化以形成流动相中的浮质微粒；在将试样引入管状部件(如漂移管)中之前可选地移除一部分微粒；沿着管状部件的长度L蒸发一部分流动相；在剩余微粒处引导光束以使得该光束散射；检测所散射的光；以及分析在检测步骤中所获得的数据。
通常，在上述方法中所获得数据呈电压信号的形式，该电压信号指示试样中存在的分析物的量，如果有的话。本发明的电子电路可以用来进一步处理在上述示范性方法中所获得的电压信号。
B.处理输入电压信号的方法
在又一个实施例中，本发明涉及处理来自电子系统中的一个电子构件的输入电压信号的方法。在一个示范性实施例中，处理输入的电压信号的方法包括步骤：提供输入的电压信号；经由电压放大器放大该输入的电压信号；和将该输入的电压信号转换成包括电压偏移分量的输出电压，该电压偏移分量独立于由电压放大器所提供的放大器增益。
将输入的电压信号转换成输出电压的步骤可产生如在上述公式(I)中所提供的输出电压Vo。在一个示范性实施例中，为了对于具有电压范围从大约0到大约2000mV的输入的电压信号产生具有电压范围从大约500μV到大约2.0mV的合乎需要的电压偏移分量，电压放大器提供包括倍数范围从大约1到大约16的电压增益，输出电阻器具有范围从大约2000到大约5.0ohm的电阻，以及提供给输出电阻器的恒定电流从大约100μA到大约2.0mA的范围内变动。
处理输入的电压信号的方法对于在包含一个或多个其它电子构件的电子系统中将输入的电压信号转换成输出电压特别地有用，其中，所述其它电子构件中的至少一个电子构件不能处理负输入电压。处理输入的电压信号的方法对于在包含一个或多个外部系统构件的系统中将输入的电压信号转换成输出电压特别地有用，其中，负输入电压呈负地影响所述外部系统构件中的至少一个构件的输出，如上所述。
在一个理想的实施例中，处理输入的电压信号的方法包括处理来自光电检测器的输入的电压信号的方法。在又一个理想的实施例中，处理输入的电压信号的方法包括在蒸发光散射检测器中处理输入的电压信号的方法。
通过下列实例进一步阐述本发明，这些实例不能以任何方式分析为对本发明的范围加以限制。相反地，将清楚理解的是，可以将所采用的方法应用到本发明的各个其它实施例、修改及其等同物上，在阅读了文中描述之后，这些其它实施例、修改及其等同物可使得本领域普通技术人员在不偏离本发明的精神和/或所附权利要求范围的情况下想到。
实例1
适于用作漂移管的管状壁结构的制备
包括不锈钢(316型)的管状部件在模铸加工期间形成(“内层”)。最终产生的管状部件具有28.24cm(11.12in)的总体长度(例如，如在图1中所示的L+X1+X2)，其中L＝24.13cm(9.5in)，X1＝X2＝2.06cm(0.81in)，具有内径2.21cm(0.87in)而外径2.54cm(1.00in)的圆形截面构造。
然后，绕着内层装配预制的铜套管(“外层”)，以便覆盖如图1中所示的大约24.13cm(9.5in)的不锈钢内层。该铜套管具有2.54cm(1.00in)的内径和3.18cm(1.25in)的外径。
最终产生的管状壁结构具有9.65mm(0.38in)的总壁厚以及大约5000psig的承压能力。
实例2
具有多个传感器的管状部件的制备
进一步地处理实例1中所形成的管状部件，以便将多个温度传感器结合到管状部件中。两个传感器粘附地置于管状壁结构的外壁表面上(例如，铜外层的外表面上)。如图2中所示，传感器距管状壁结构两端中的任一端部间隔大约8.26cm(3.25in)(长度d2和长度d3)。
实例3
具有多个加热元件和传感器的管状部件的制备
进一步地处理实例2中所形成的管状部件，以便将加热元件与管状部件相结合。定位在加热片中的四个硅橡胶加热元件定位在两个传感器以及铜外层的外表面上，如图3所示。加热片的长度是24.13cm(9.5in)并且直接位于铜外层上。
实例4
沿着管状部件的温度梯度数据
将实例3的管状部件与没有铜外层的第二管状部件相比较。在沿着各管状壁结构的数个位置处获取温度读数。使用下一代ELSD样机实施测试：45C/1.5L/分钟(min)/撞击器接通(on)/增益16，100％水＠3.0mL/min的流动相。Fluke54II温度计温度传感器19放置在两个相应管状壁结构上的四个位置处，并且对于各个分区选取500个数据点(其中各个数据点均以5秒计时)。第一传感器/分区定位成最靠近第一端部11，接下来是第二传感器/分区，然后是第三传感器/分区，最后，第四传感器/分区定位成最邻近第二端部12。下文的表1概括了对于仅包括不锈钢的管状部件的温度曲线的结果，而表2概括了对于包括包铜式管状壁结构的管状部件的温度曲线的结果。
表1.对于包括单层不锈钢的管状部件的温度曲线结果的概括 不锈钢的管状壁结构/漂移管 不锈钢漂移管
4个分区上的平均温度梯度：10.1℃
表2.对于包括两层结构的管状部件的温度曲线结果的概括，其中该 两层结构包括不锈钢内层和铜外层 包铜式管状壁结构/漂移管 包铜式漂移管
4个分区上的平均温度梯度：1.6℃
实例5
适合与漂移管一起使用的筒/撞击器组件的制备
进一步地处理实例1中所形成的管状部件，以便结合如在图5至图6中所示的筒/撞击器组件。筒的长度(C1)是3.19in，而长度C2＝3.00in。筒插入部的外径是22.1mm(0.87in)，而内径是15.7mm(0.62in)。
来自一组撞击器的第一撞击器具有14.0mm(0.55in)的宽度I1、15.7mm(0.62in)的长度I2以及3.2mm(0.125in)的厚度I3(见图7A至图8B)。来自该组撞击器的第二撞击器具有7.6mm(0.3in)的宽度I1、15.7mm(0.62in)的长度I2以及3.2mm(0.125in)的厚度I3。这些撞击器通过贯穿筒插入部并延伸到撞击器侧壁中的螺钉而保持在适当的位置。
实例6
适合与漂移管一起使用的筒/撞击器组件的制备
除了筒具有大致等于在实例1中所形成的漂移管的中部长度L的筒长度C3以外，形成类似于实例5的筒/撞击器组件的筒/撞击器组件。
实例7
适合在蒸发光散射检测器中使用的电子电路的制备
制备如在图9中所示的电子电路并将其连同实例1的漂移管一起结合到蒸发光散射检测器(ELSD)中。
尽管已相对其特定实施例详细描述了本说明书，但将应理解的是，在获得对前述内容理解的基础上，本领域中普通技术人员将易于明白对于这些实施例的备选方案、变型和等同物。因此，本发明的范围应评定为所附权利要求及其任何等同物的范围。