基于微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)技术制备了一种由微色谱柱和微热导检测器构成的单片集成微型气相色谱(Micro gas chromatography,μGC)芯片。与现有集成芯片相比,在高深宽比的微沟道内构筑了一层高比表面积的...
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基于微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)技术制备了一种由微色谱柱和微热导检测器构成的单片集成微型气相色谱(Micro gas chromatography,μGC)芯片。与现有集成芯片相比,在高深宽比的微沟道内构筑了一层高比表面积的介孔二氧化硅纳米颗粒薄膜作为固定相,有效提高了微色谱柱的柱容量和分离性能;微色谱柱的入口和出口处采用稳固的悬浮型微热敏结构,提高了器件的热隔离性能和稳定性。实验结果表明,此单片集成芯片可实现基线分离轻烃类混合气体组分(甲烷,乙烷,丙烷和丁烷),分析检测时间为33 s。其中,乙烷和丙烷的分离度为8.34,丙烷的理论塔板数高达11420。单片集成微型气相色谱芯片具有高分离度、高柱效、分析检测时间短等优点,特别适用于便携式气相色谱与野外实地检测。
基于微机电系统(Micro-Electro-Mechani cal Systems，MEMS)技术将传统气相色谱仪的关键部件——色谱柱和检测器微型化，成为近年来气相色谱领域的研究热点之一。在此基础上，将分立的微色谱柱、微检测器与相关气路、电路集成在一起，...
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基于微机电系统(Micro-Electro-Mechani cal Systems，MEMS)技术将传统气相色谱仪的关键部件——色谱柱和检测器微型化，成为近年来气相色谱领域的研究热点之一。在此基础上，将分立的微色谱柱、微检测器与相关气路、电路集成在一起，构成了一种混合集成式微型气相色谱系统，该系统体积小、重量轻、便携性好，但器件之间的连接件会带来额外的死体积，并可能造成气体的泄露或冷凝，这影响了色谱系统的分离检测性能。而所谓单片集成结构，直接将微检测器集成在微色谱柱的沟道内，消除了连接件对系统性能的影响，这种单片集成微型气相色谱芯片由于具有潜在的高性价比的优势而备受关注。\n 色谱柱是色谱系统的关键部件，以更短的柱长、更低的柱压降实现对更多气体组分的分离对微型气相色谱系统意义重大。从固定相角度出发，本论文提出并设计制备了一种含有双固定相半填充微型气相色谱柱芯片，测试表明该芯片可同时分离轻烃与苯系物两种不同类系的混合气体组分，有效扩大了单个色谱柱芯片的适用性。从微色谱柱沟道结构出发，本论文基于色谱分离理论，设计制备了含有椭圆微柱阵列的新型半填充微型气相色谱柱芯片，与含有圆微柱阵列的微色谱柱相比，其表面积更大、流速更均匀、柱压降更低，测试表明新型半填充微色谱柱对于甲苯的柱效提高了134％，对于甲苯和乙酸丁酯的分离度提高了79.3％。\n 本论文基于MEMS技术制备了一种由微色谱柱和微热导检测器构成的单片集成微型气相色谱芯片。微热导检测器的四个热敏结构制作在微色谱柱的出、入端口处，并通过锚点固定在微沟道侧壁，整体结构呈悬浮型。本文研制的单片集成微气相色谱芯片以高比表面积的介孔二氧化硅纳米颗粒作为固定相，有效增加了芯片的分离度和柱容量;采用了悬浮型热敏结构，提高了检测器的热隔离性能和稳定性。实验结果表明，该单片集成芯片对于丙烷的理论塔板数高达11420，可基线分离轻烃类混合气体组分（甲烷、乙烷、丙烷和丁烷）。
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