Brevet FR2007715A1 — publié le 19700109

i 2007715 La présente invention concerne un appareil pour chromatographie, et plus spécialement un dispositif pour introduire des échantillons dans une colonne de chromatographie en phase gazeuse. L'appareil selon l'invention, utilisé pour introduire des échan-5 tillons dans une colonne de chromatographie, comporte un chargeur contenant un certain nombre de cartouches, qui renferment chacune un échantillon à injecter dans la colonne, un dispositif de transport individuel des cartouches du chargeur jusqu'au niveau de l'orifice d'entrée dans la colonne de chromatographie, un dispositif pour introduire dans la colonne une par-10 tie au moins de l'échantillon contenu dans une cartouche, et enfin un dispositif d'éjection disposé au niveau de l'orifice d'entrée de la colonne pour éjecter une cartouche hors de la colonne. Au niveau de l'orifice d'entréedans la colonne il peut y avoir un dispositif de chauffage pour la vaporisation de la matière de l'échantillon 15 de la cartouche ; on obtient ainsi un entraînement à travers la colonne par un gaz porteur. Dans le chargeur les cartouches sont disposées les unes au-dessus des autres de préférence, et un poussoir permet de les faire passer du chargeur dans la colonne ; un système électromagnétique commande le pous-20 soir qui éjecte une cartouche du chargeur dans la colonne, le poussoir étant ensuite ramené en arrière, de manière que la cartouche suivante vienne se mettre en position pour être à son tour éjectée du chargeur par le poussoir. Le système d'éjection est également, de préférence, commandé par un système électromagnétique, et après avoir extrait un échantillon d'une 25 cartouche disposée au niveau de l'orifice d'entrée dans la colonne, on éjecte la cartouche en commandant ledit système d'éjection par l'intermédiaire d'un tube de guidage pour la faire passer dans une chambre de réception contenant les cartouches vides. Selon l'une des caractéristiques de l'invention, les systèmes 30 électromagnétiques de commande du poussoir pour l'éjection d'une cartouche du chargeur et de commande du dispositif d'éjection de la colonne des cartouches vides sont excités par la décharge d'un condensateur. On a avantage à préparer les cartouches à partir d'un matériau non réactif, comme le verre, et l'échantillon que contient la cartouche 35 peut être liquide ou solide. Dans le cas où l'échantillon est solide, les cartouches peuvent être ouvertes à leurs extrémités, et l'on applique la matière de l'échantillon par enduction sur la paroi interne de la cartouche. Dans le cas où l'échantillon est liquide, la cartouche est de préférence 14104 2007715 2 fermée, et elle présente une portion de moindre résistance qui est brisée lorsque la cartouche passe au niveau de l'orifice d'entrée dans la colonne, ce qui libère l'échantillon qui pénètre dans cette dernière. Les cartouches peuvent également être en un matériau magnétique 5 ou en métal enduit d'un revêtement de verre. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre et des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisa-10 tion d'un appareil d'injection selon l'invention, - la figure 2 est une coupe à plus grande échelle réalisée au niveau de l'orifice d'entrée dans la colonne, - la figure 3 est une coupe représentant un profil de cartouche, - la figure 4 représente une vue partielle d'un mode de mise en 15 oeuvre modifié , - la figure 5 représente un circuit de commande du système électromagnétique. L'appareil des figures 1 et 2 permet d'effectuer des injections répétées de petites quantités de substances non volatiles dans une colonne 20 de chromatographie. Les substances injectées à chaque fois peuvent être différentes, ce qui signifie que l'on peut traiter automatiquement de nombreux échantillons différents. On peut si nécessaire introduire les échantillons dans les cartouches et charger ces dernières dans le chargeur pendant les heures de travail et faire fonctionner automatiquement l'appareil en de-25 hors de ces heures, par exemple de nuit, l'analyse des échantillons avec la colonne de chromatographie s'effectuant ainsi pendant cette dernière période. L'injection dans la colonne des cartouches provenant du chargeur peut être commandée par un régulateur, un organe d'information de chroma-30 tographie, un ordinateur ou une combinaison de ces différents systèmes. Les cartouches l,qui sont de préférence en verrejSe trouvent dans un chargeur désigné généralement par le chiffre 2. et formé de deux tiges parallèles 3 délimitant une fente dans laquelle sont disposées et guidées les cartouches. A cet effet, comme le montre la figure 3, les car-35 touches 1 peuvent comporter un étranglement 4 qui a prise sur les tiges 3. On fait passer successivement les cartouches 1 du chargeur 2 dans la zone 5 voisine de l'orifice d'entrée dans la colonne 6 à l'aide d'un poussoir 7 commandé par un solénoîde à double éffet. Quand la bobine 14104 2007715 3 7a du solénoîde est excitée par une décharge de condensateur, le poussoir 7 refoule vers le bas la cartouche inférieure du chargeur 2 dans la zone 5 voisine de l'orifice d'entrée dans la colonne. Le poussoir revient en arrière lorsque l'autre bobine 7b du solénoîde est excitée, ce qui fait 5 descendre les cartouches dans la fente, et la cartouche suivante est ensuite mise en place pour une autre éjection. La zone 5 comprend un tube 9 d'éjection et de positionnement recevant la cartouche et entouré par une bobine de chauffage 10, qui chauffe la cartouche en vaporisant l'échantillon, qui se trouve ainsi en-10 traîné pour analyse par le gaz porteur pénétrant en 11 dans la colonne. Le tube 9 est également entouré par une bobine d'éjection 12 qui peut être excitée par une décharge de condensateur, qui crée pendant un bref instant un champ magnétique dans le tube 9 de manière à éjecter la cartouche vide. Le champ magnétique créé par la décharge de condensateur dans 15 la bobine 12 excite un dispositif d'éjection 13, qui repose normalement sur des butées 13a, et qui reçoit ainsi une impulsion vers le haut dans la direction du centre du champ ; une cartouche disposée au sommet du dispositif 13 reçoit cette même impulsion. Lorsque l'éjecteur 13 a parcouru un trajet prédéterminé à l'intérieur du tube 9, il est arrêté par un dis-20 positif d'arrêt 14 situé à sa partie inférieure, qui vient rencontrer les butées 13a ; il revient ainsi à sa position initiale. Mais la cartouche poursuit son trajet dans le tube de guidage 15 et tombe dans le récepteur 16. De préférence, seule la partie inférieure du dispositif d'éjection 13 est en matériau magnétique, la partie supérieure étant un matériau 25 non magnétique. Cette disposition permet au champ magnétique de la bobine 12 d'entraîner le dispositif 13 suffisamment haut dans le tube 9 pour donner l'impulsion nécessaire à la cartouche 1 et l'éjecter dans le récepteur 16. Le tube 9 d'éjection et de positionnement consiste en un tube à 30 paroi mince disposé à l'intérieur de la colonne. Son rôle est de maintenir la cartouche en position verticale, de manière qu'elle ne bascule pas en pénétrant dans la colonne en touchant d'autres éléments de l'appareil. Le tube 9 maintient également la cartouche à un niveau prédéterminé dans la colonne, par rapport aux bobines de chauffage et d'éjection 10 et 12, et 35 entour^fetroitement le système d'éjection. Le tube 9 peut avoir des trous ou des fentes et il peut être en verre ou recevoir un revêtement de verre. Le dispositif d'éjection 13 peut être enduit d'un revêtement de verre. Il est également possible de réaliser en métal le tube d'éjection et de posi- 69 14104 4 2007715 tlonnement et/ou le dispositif d'éjection, et de les enduire d'une couche de matière inerte pour réduire leur activité de surface. On peut dans certains cas avoir avantage à introduire des échantillons liquides ou solides en cartouches de verre fermées dans la 5 chambre d'injection de la colonne. Ces cartouches peuvent comporter un étranglement de moindre résistance, qui se brise lorsque la cartouche tombe dans la zone d'injection 5. Comme 1s montre la figure 4, pour ïviter que les fragments de verre ne pénétrent dans l'orifice d'entrée dans la colonne et ne bouchent éventuellement cette dernière, les car-10 touches sortant du chargeur tombent dans un réceptacle 17 qui est en matériau magnétique, et est muni à sa partie inférieure d'une toile métallique 18. Ce réceptacle est disposé au niveau des bobines de chauffage et d'injection décrites précédemment. Au cours du fonctionnement de l'appareil, lorsqu'une cartouche 15 se verre tombe dans le réceptacle, la portion de moindre résistance se brise, et l'échantillon se vaporise sous l'effet de la bobine de chauffage 10, et il est entraîné dans la colonne par le courant de gaz porteur. Pour éjecter la cartouche vide et les débris de verre, la bobine d'éjection 12 est excitée, ce qui a pour effet de soulever le réceptacle 17 20 jusqu'à ce qu'il entre en contact avec le dispositif d'arrêt 19. Le réceptacle se trouve ainsi arrêté et retombe à sa position initiale, mais la cartouche vide et les débris de verre ont une vitesse suffisante pour passer dans le tube de guidage 15 et le récepteur 16. Dans un autre mode de mise en oeuvre, utilisé par exemple pour 25 injecter des fluides volatils dans la colonne, on peut utiliser une cartouche, telle que celle de la figure 3, comportant une enveloppe tubulaire en matière plastique, par exemple en polytétrafluoréthylène, sertie ou soudée aux deux extrémités et contenant l'échantillon. L'enveloppe se brise sous l'effet de la pression^produite par la vaporisation de l'échantillon au 30 chauffage, et l'échantillon est libéré et entraîné dans le courant de gaz porteur. La figure 5 représente schématiquement le circuit électrique de la décharge du condensateur qui permet d'exciter les bobines du poussoir 7 ou la bobine 12. Le circuit comporte un condensateur C qui peut être sé-35 lectivement relié par un inverseur S à un circuit de charge comprenant une source de courant continu et une résistance de charge R, ou à un circuit de décharge par une bobine L qui représente l'une des bobines ci-dessus. L'inverseur S peut être à commande manuelle ou automatique (régulateur ou programme de calculateur électronique). 14104 5 20077 L'appareil selon l'invention présente les avantages suivants. Tout d1abord, lorsque l'on utilise des cartouches en verre ou enduites d'un revêtement de verre, on a une stabilité accrue des échantillons au stockage et lors de la vaporisation des substances sur le 5 verre par rapport aux cartouches métalliques. De plus les cartouches peuvent recevoir des quantités à injecter importantes de solutions rèla-tivement diluées, les solutions étant concentrées par évaporation du solvant. En outre, les cartouches n'entrent en contact avec aucune partie de l'appareil, qui pourrait ainsi Stre contaminé, une fois qu'on les 10 aurait introduites dans le chargeur. On maintient les cartouches froides dans l'atmosphère inerte du gaz porteur. De même, l'application de la décharge d'un condensateur pour exciter la bobine d'éjection permet d'obtenir une puissance élevée sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des câblages importants et supprime les problèmes de mise en circuit de 15 champ. 69 14104 2007715 6 REVENDICATIONS 1 - Appareil pour injecter des échantillons dans une colonne de 5 chromatographie, comprenant un chargeur contenant plusieurs cartouches, dont chacune renferme un échantillon à injecter dans la colonne, un dispositif de transfert individuel des cartouches du chargeur dans une zone "voisine de l'orifice d'entrée dans la colonne, un dispositif pour faire passer dans la colonne au moins une partie de l'échantillon de la cartouche, 10 et un dispositif d'éjection situé dans ladite zone pour éjecter la cartouche hors de la colonne. 2 - Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit éjecteur est en partie en un matériau magnétique, et il est commandé par un dispositif électromagnétique pour éjecter la cartouche hors de la colonne. 15 3 - Appareil selon la revendication 2, dans lequel les cartou ches sont éjectées dans un tube de guidage, et un chambre réceptrice. 4 - Appareil selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, dans lequel la zone voisine de l'orifice d'entrée dans la colonne contient un dispositif de chauffage pour vaporiser la substance de l'échantillon de la 20 cartouche, et un dispositif pour entraîner l'échantillon dans la colonne par un gaz porteur. 5 - Appareil selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, dans lequel les cartouches sont empilées les unes au-dessus des autres dans le chargeur, et passent du chargeur dans la colonne sous l'action d'un pous- 25 soir commandé par un dispositif électromagnétique permettant d'éjecter une cartouche du chargeur dans la zone voisine de l'orifice d'entréé dans la colonne, le poussoir étant ensuite ramené en arrière, alors que la rartouche suivante est mise en position pour être par la suite à son tour éjectée du chargeur par le poussoir. 30 6 - Appareil selon l'une des revendications 2 ou 5, dans lequel les systèmes électromagnétiques de commande du poussoir pour éjecter les cartouches du chargeur et de commande de l'éjecteur pour éjecter une cartouche de la colonne sont excités par la décharge d'un condensateur. 7 - Appareil selon les revendications 2 et 4, dans lequel la 35 zone voisine de l'orifice d'entrée dans la colonne comprend un tube d'éjection et de positionnement, dans lequel est monté un dispositif d'éjection, ledit tube étant entouré par une bobine de chauffage pour vaporiser l'échantillon de la cartouche du tube et reposant sur ledit dispositif d'éjec 14104 7 2007715 tion, ledit tube étant également entouré par une bobine d'éjection qui, lorsqu'elle est excitée, entraîne le déplacement vers le haut du dispositif d'éjection, qui éjecte ainsi une cartouche hors de la colonne. 8 - Appareil selon la revendication 7, dans lequel le disposi- 5 tif d'éjection repose sur une butée dans le tube d'éjection et de posi-. tionnement, et comporte une portion de tige s'étendant au-dessous de cette butée et se terminant par une extrémité élargie constituant un dispositif d'arrêt s'appliquant contre l'extrémité inférieure de la butée, de manière à arrêter le déplacement vers le haut du dispositif d'éjection , déplace- 0 ment provoqué par l'excitation de la bobine d'éjection. 9 - Appareil selon la revendication 8, dans lequel seule la partie inférieure du dispositif d'éjection est en matériau magnétique, la partie supérieure étant en matériau non magnétique. 10 - Appareil selon l'une des revendications 7, 8 ou 9, dans 5 lequel les parois du tube d'éjection et de positionnement comportent des trous ou des fentes. 11 - Appareil selon l'une des revendications 7 à 10, dans lequel le tube d'éjection et de positionnement est en verre ou enduit d'un revêtement de verre, le dispositif d'éjection étant également enduit d'un 0 revêtement de verre. 12 - Appareil selon les revendications 2 et 4, dans lequel l'orifice d'entrée dans la colonne de chromatographie comporte une portion élargie entourée par une bobine de chauffage et une bobine d'excitation, ladite partie élargie supportant un dispositif d'éjection constitué par un 5 réceptacle muni d'ouvertures à sa face inférieure, et les parois de ladite portion élargie comportant des dispositifs d'arrêt dirigés vers l'intérieur au-dessus du dispositif d'éjection, limitant ainsi le trajet ascendant de ce dernier lors de l'excitation par la bobine d'excitation. 13 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel 0 les cartouches sont en matériau non réactif comme le verre. 14 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel les cartouches sont en matériau magnétique enduit d'un revêtement de verre. 15 - Appareil selon l'une des revendications 13 ou 14, dans lequel les cartouches sont ouvertes à leurs extrémités, la paroi interne du 5 tube étant enduite avec l'échantillon. 14104 8 2007715 16 - Appareil selon la revendication 13, dans lequel la cartouche est fermée et présente une partie de moindre résistance, qui est brisée quand la cartouche passe dans la zone voisine de l'orifice d'entrée Jans la colonne, ce qui permet de libérer l'échantillon qui pénètre dans 5 cette dernière. 17 - Appareil jselon l'une des revendications 13 et 14, dans lequel les cartouches sont ouvertes à leurs extrémités, et l'échantillon se trouve dans un étui plastique, qui est brisé sous l'effet de la pression produite lorsque l'on chauffe et vaporise l'échantillon dans la 10 zone voisine de l'orifice d'entrée dans la colonne.