具体实施方式

图1示意性地示出了GC/MS装置1。GC/MS装置1包括GC（气相色谱）单元2和MS（质谱）单元4。GC/MS装置1还包括传输线3。传输线3可以从MS单元4的主体延伸并且可选择性地连接到GC单元2的对应出口。替代性地，传输线3可以从GC单元2的主体延伸并且可选择性地连接到MS单元4的对应入口。重要的是存在从GC单元2经由传输线3到MS单元4的流体连接。

此外，GC/MS装置1包括具有载气入口11的载气阀10。载气阀10被构造为选择性地将载气供应到传输线3。

在图1中所示的实施例中，载气供应装置12流体连接到载气入口11，用于将载气经由载气入口11输送到载气阀10。载气阀10直接或经由GC单元2流体连接到传输线3。在图1中，载气阀10被示意性地示出为经由导管13连接到GC单元2，因为传输线3的GC端被布置在GC单元2内，载气和样品被引入到所述GC单元中。这不是必需的。载气阀10可以连接到GC单元2和/或传输线3上的对应端口（或形成其一部分）。

使用时，MS单元4被构造为经由传输线3接收来自GC单元2的载气。载气可以包括或不包括由GC单元2引入的样品。

GC/MS装置1还包括与MS单元4相关联的至少一个监测单元5、6，用于监测MS单元4的至少一个操作状况。在所示实施例中，存在两个监测单元5、6。第一监测单元5可连接到MS单元4的真空泵（未示出）、与其相关联或与其接口连接。第二监测单元6可包括压力传感器。具有两个监测单元5、6不是必需的。可以仅存在一个监测单元5、6。可以存在多于两个的监测单元5、6。在至少一个实施例中，选择监测单元以便监测被认为对于准确地确定MS单元的操作条件重要的参数。

GC/MS装置1还包括控制器7，该控制器连接到至少一个监测单元5、6和载气阀10，并且被构造为在至少一个监测单元5、6检测到预定操作事件的情况下关闭载气阀10。

载气阀10可以包括常闭电磁阀。因此，载气阀10可基本上防止（或限制）任何载气从其通过，除非触点闭合（和/或其它控制信号）被施加到载气阀10。在失去功率和/或控制器发生故障的情况下，载气阀10是“故障保险”的，并将用于隔离载气供应装置12。

在某些实施例中，预定操作事件是指示MS单元4未在预定操作范围内操作的操作事件。例如，一个预定的操作事件可以是MS单元4的腔室中的操作真空的损失。在一个实施例中，监测单元5与MS单元4的真空控制系统或部件相关联。例如，MS单元4的控制系统可以独立地监测MS单元4的真空状态，并且MS单元4的控制单元可以包括接口，通过该接口，系统状态可以由外部监测单元5询问。已知当认为MS单元4中存在操作真空时，MS单元4的控制系统输出“vac_ok”信号。在某些实施例中，监测单元5可操作地连接以接收“vac_ok”信号。作为响应，控制器7可以向载气阀10发送信号以打开阀，从而允许载气（经由GC单元）进入传输线3。在MS单元4的真空泵（例如涡轮泵）的速度下降到可指示泵的断电或机械故障的某一水平（例如其最佳操作速度的80%）以下的情况下，MS单元4的控制系统可关闭或取消“vac_ok”信号，这又将使控制器7关闭载气阀10。替代性地或附加地，监测单元5可自己评估涡轮泵的速度并作出关于涡轮泵的操作状况的其自己的确定。

在一个实施例中，控制器被构造成当“vac_ok”信号丢失、终止或被取消时或者当MS单元4的真空泵（例如涡轮泵）的速度下降到预定水平以下时关闭载气阀10。

替代性地或附加地，监测单元6可包括与MS单元4的真空腔室流体连通的压力传感器6。压力传感器6可独立地确定MS单元4中操作真空的存在，该确定可被控制器利用以决定是否隔离载气阀10。控制器7可接收来自多个监测单元5、6的输入。例如，控制器7可接收来自MS单元4的“vac_ok”信号和来自压力传感器6的真空的独立测量。在一个实施例中，控制器7可要求在打开载气阀10之前两个信号都验证操作真空的存在。控制器7可被构造为在MS单元4或独立压力传感器中的至少一个指示操作真空的损失的情况下关闭载气阀7。

如上所述，已知GC单元2和MS单元4基本上彼此独立地被供电和/或控制。所要求保护的发明的益处在于GC/MS装置1在GC单元2和MS单元4之间建立控制互锁。实施本发明的GC/MS装置1可以作为GC单元2和MS单元4中的一个或两者中的现有安全系统的补充。本发明的实施例的益处在于，在MS单元4失去功率和/或发生操作故障，但是GC单元2的电源仍然存在的情况下，本发明的装置将用于隔离载气供应，并且防止载气潜在地淹没MS单元4的腔室。

另外，本发明的至少一个实施例的控制器7还可以向GC单元2发送信号，通知对应的控制系统MS单元4的故障，使得GC单元2可以被另外关闭或隔离，或采取某一其他动作。

图1还示出了辅助气体阀20，其被构造为选择性地向传输线3供应辅助气体，例如化学电离试剂气体，其也可以是易燃和/或有毒的。传输线3可以包括传输线3内的单独的导管，用于将辅助气体输送到传输线3的末端，而在传输线3中时不与载气连通或混合。GC/MS装置1还可以包括与辅助气体供应入口21流体连通的辅助气体供应装置22。辅助气体导管23在图1中被示为直接流体连接在辅助气体阀20和传输线3之间。导管23可以与传输线3上的对应端口或入口接口连接。辅助气体可以是化学电离气体，例如甲烷、异丁烯和氨。另外，控制器7连接到辅助气体阀20，并且可构造成当预定操作事件由至少一个监测单元5、6检测到时关闭辅助气体阀20。这种装置的益处在于GC/MS装置1用于隔离至少载气供应装置12和至少一个辅助气体供应装置22以免淹没MS单元4的腔室。

在至少一个实施例中，控制器7被构造成基本上同时关闭载气阀10和辅助气体阀20。尽管载气阀10和辅助气体阀20在图1中被描述为分立的阀，但这不是必需的。在至少一个实施例中，它们可以设置在同一阀单元内。它们可以以双极单掷（DPST）构造布置，使得载气阀10和辅助气体阀20被构造成基本上同时打开和关闭。这种组合阀单元可以包括来自该控制器的单个输入以操作所述阀10、20。

图1中的示意图中的虚线是为了说明例如控制器7、载气阀10和至少一个监测单元5、6之间的操作（例如，电气/控制）链路。实线是为了说明例如在载气供应装置12和载气阀10之间、在载气阀10和传输线3之间、在辅助气体供应装置22和辅助气体阀20之间以及在辅助气体阀20和传输线3之间的流体连接。

载气供应的压力可以在600-1000kPa（6-10巴）的范围内。载气阀10可具有1000kPa（10巴）的平衡压力（stand-off pressure）和约2ml/min的泄漏率。在一个实施例中，GC单元2的压力控制器可以被构造成当进入GC单元2的流体的压力下降到400kPa（4巴）以下时关闭。当GC/MS装置1在其最佳范围内操作时，进入MS单元4的载气流量可以是1-2ml/min的量级。应注意的是，这种流率可以在与载气阀10的泄漏率相同的范围内。在本发明的某些实施例中，GC单元2包括被构造成吹扫GC单元2的隔板（septum）的流量控制器。吹扫操作的流率可以在8-30ml/min的数量级。因此，由于吹扫操作的流率高于载气阀10的泄漏率，这将用于排出通过载气阀10泄漏的任何载气。当进入GC单元2的流体的压力下降到400kPa（4巴）以下时，GC单元2的压力控制器将关闭，防止载气进入MS单元4。在其它实施例中，载气阀10可以具有最小的泄漏率或者没有泄漏率。

本文所述的GC/MS装置的益处在于，如果使用氢气或另一可燃气体作为载气，则减少或避免了MS单元或相关泵被氢气淹没的风险，否则这种风险可能导致爆炸。然而，即使使用较少或不可燃的载气，防止MS单元的腔室被淹没也避免浪费载气和/或辅助气体，并且减少在腔室可以被重新启用以供使用之前对腔室进行清洁或吹扫的需要。

一般而言，质谱仪包括离子源、质量分析器和检测器，它们全部被布置在真空腔室中。存在不同类型的离子源。本说明书中所指类型的质谱仪的离子源包括内部源组件和外部源组件。来自GC单元的样品的进入组分（GC洗脱液）首先被引入内部源组件。这里，它们在与由一个或多个灯丝（filament）发射的电子碰撞时由离子源电离，然后向外部源组件发射，外部源组件引导离子朝向质谱仪的分析器和检测器通过一系列离子透镜（提取透镜堆叠）。提取透镜堆叠通常固定到分析器壳体上。在使用中，内部源组件与外部源组件配合。

在使用中，需要移除和清洁/替换质谱仪的各种部件，包括内部和/或外部壳体。内部和外部壳体都包括各种部件，在使用中向所述各种部件提供电和/或控制信号。为了帮助拆卸质谱仪，内部和/或外部壳体组件可以包括本地源控制单元（例如PCB），其可以固定到内部和/或外部壳体组件。内部/外部源的各种部件连接到源控制单元。然后在质谱仪的源控制单元和主系统控制单元之间建立电气/控制连接。源控制单元和系统控制单元之间的电气/控制连接可以包括单个连接端子，其可以在单个操作中被固定/分离。这避免了在使用中需要建立/断开系统控制单元与内部和/或外部源组件的每个部件之间的单独连接，这种连接是耗时的且容易出错。

系统控制单元监测质谱仪的操作，并且因此除了任何其它系统部件（例如真空泵）之外还监测和控制内部和/或外部源组件。系统控制单元可以仅在其从源控制单元接收到内部和/或外部源部件在预定操作参数内操作和运行的肯定指示的情况下操作质谱仪。同样，在源控制单元从系统控制单元接收到这样做是安全的肯定指示的情况下，源控制单元可以仅操作内部和/或外部源组件的部件。

在系统控制单元和源控制单元之间可以存在串行通信链路。系统控制单元和源控制单元中的每一个可以包括合适的通信单元，所述通信单元可操作以从相关联的部件接收数据并将其转换为串行数据，以用于传送到源控制单元和系统控制单元中的另一个。

系统控制单元可以控制质谱仪的真空泵。当系统控制单元确定真空泵正确地操作并且已经产生操作真空时，系统控制单元可以输出“vac_ok”信号。这可以由源控制单元接收，该源控制单元可以响应地操作内部和/或外部源部件。相反，如果系统控制单元向源控制单元指示没有实现操作真空或已经使腔室通气，则源控制单元可以隔离到内部和/或外部源部件中的一些或全部的电压或功率。这确保了质谱仪的安全操作。通过在没有操作真空时将隔离至内部和/或外部源部件的电压或功率，防止了对部件的损坏，并且降低了对操作者造成伤害的风险。

然而，可能的是，系统控制单元和源控制单元之间的通信链路可能丢失或变得损坏。因此，可以使源控制单元操作内部和/或外部源部件中的一些或全部，而不知道是否存在操作真空。在一些装置中，系统控制板可以以预定间隔向源控制单元报告真空的状态。在从系统控制单元接收到“vac_ok”信号之后，源控制可被构造为继续操作直到其接收到已经丧失操作真空的指示。由于丧失通信而未能接收到该指示可能导致源控制单元继续向源部件供应电压或功率。替代性地或附加地，真空泵和/或主控制单元可能发生故障，导致存在操作真空的错误指示（假阳性）或已经丧失操作真空的错误指示（假阴性）被发送到源控制单元。

系统控制单元和源控制单元之间的通信链路可以表示质谱仪系统中的单个故障点。本发明的另一方面寻求解决该问题。

图2示意性地示出了根据本发明的另一方面的至少一个实施例的质谱仪50，其包括被构造为在质谱仪50的腔室内产生真空的真空泵51。质谱仪50还包括连接到真空泵51的系统控制单元52。系统控制单元52与源控制单元58组合来监测质谱仪50的操作。

质谱仪50还包括源组件55。源组件55可以包括各种部件，其中的一些或全部在使用中需要控制、电压或功率来操作。这些部件包括但不限于至少一个灯丝56A、至少一个透镜56B和至少一个加热器56C。源组件55可以包括内部和外部源。

至少一个灯丝56A被布置成邻近内部源组件内的电离腔室。由灯丝发射的电子与（从传输线3引入的）样品分子相互作用，所述电子用于使样品分子电离。至少一个加热器56C可包括在外部源组件的加热器块内的加热元件。在使用中，加热器块用于加热内部源组件的电离腔室。至少一个透镜56B可以形成外部源组件的一部分。在一个实施例中，存在布置成堆叠的多个透镜56B，其用于将电离的分析物分子从邻近加热器块的电离腔室引导到质谱仪分析器中。在使用中，至少一个透镜56B被充电。它们可以各自保持在不同的电压下。

质谱仪50还包括连接到源组件55的源控制单元58。更具体地，源控制单元58连接到源组件55的多个部件56A、56B、56C，以向其供应电压或功率和/或控制信号，并且监测它们的状态。多个导线57可以连接在部件56A、56B、56C中的每一个与源控制单元58之间。

源控制单元58和系统控制单元52彼此连接以在其间通信。该连接可以经由串行链路。

质谱仪50还包括压力传感器60。压力传感器60被构造为检测质谱仪50的腔室内的压力。功率隔离器61连接到压力传感器60，并且被构造为如果压力传感器60检测到质谱仪的所述腔室内的压力高于预定水平（即，不存在操作真空），则隔离至源组件55的至少一部分的电压或功率。

在一个实施例中，压力传感器60的输出可以包括由压力传感器60测量的绝对压力，并且功率隔离器61被构造为解释由压力传感器60测量的压力是否高于预定水平（即，没有操作真空）。在另一实施例中，压力传感器60本身可包括评估压力是否高于预定水平的处理器。处理器然后可以向功率隔离器61发送二进制信号，以指示压力高于预定水平（即，没有操作真空），或者处于或低于预定水平（即，操作真空）。在一个实施例中，压力传感器60可输出指示所测量的绝对压力或所测量的压力是高于还是低于预定水平的电压。例如，如果测量到操作真空，压力传感器60可输出+5V的电压。如果认为不存在操作真空，则可以输出0V的电压。

这种装置的益处在于，如果系统控制单元52不与源控制单元58通信，则压力传感器60仍然能够经由专用连接与功率隔离器61通信，以在丧失操作真空的情况下将电压或功率与源组件55的部件隔离。

除了隔离至源组件55的至少一部分的电压或功率之外，功率隔离器61还可以被构造为如果压力传感器60检测到质谱仪50的所述腔室内的压力在预定水平之上，则隔离至真空泵51的功率。替代性地或附加地，功率隔离器61还可以被构造为如果压力传感器60检测到质谱仪50的所述腔室内的压力在预定水平之上，则隔离至其它系统部件中的至少一些的电压或功率。

当真空泵51和/或系统控制单元52不能确定或错误地表征真空泵51和/或系统部件的操作状态时，这些特征提供了一种超控装置。

压力传感器60可以单独地连接到源控制单元58和/或系统控制单元52。压力传感器60和功率隔离器61之间的专用连接的优点在于，它不依赖于源控制单元58和/或系统控制单元52的正确操作或它们之间的通信，以便检测操作真空的丧失和对操作真空的丧失作出响应。

源控制单元58和系统控制单元52中的一个或两个可以包括印刷电路板组件（PCBA）。

图1中所示的装置的MS单元4可包括图2的质谱仪50。

当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括（comprise）”和“包括（comprising）”及其变型意味着包括指定的特征、步骤或整数。这些术语不应被解释为排除其他特征、步骤或部件的存在。

在上述说明书、或所附权利要求书、或附图中公开的特征，以其特定形式或根据用于执行所公开的功能的装置、或用于获得所公开的结果的方法或过程来表达，可以适当地单独地或以这些特征的任意组合来用于以其不同形式实现本发明。

代表性特征

A1. 一种GC/MS装置，包括：

GC单元；

MS单元；

流体连接所述GC单元和所述MS单元的传输线；

用于选择性地将载气供应至所述传输线的载气阀；

与所述MS单元相关联的至少一个监测单元，用于监测所述MS单元的至少一个操作条件；以及

控制器，所述控制器连接到所述至少一个监测单元和载气阀，所述控制器被构造成当所述至少一个监测单元检测到预定操作事件时关闭所述载气阀。

A2. 根据条款A1所述的GC/MS装置，其中，所述载气阀是常闭电磁阀。

A3. 根据条款A1和A2中任一项所述的GC/MS装置，其中，所述预定操作事件是所述MS单元中的操作真空的显著丧失。

A4. 根据条款A1至A3中任一项所述的GC/MS装置，其中，所述MS单元包括真空泵送装置，并且所述监测单元连接到所述真空泵送装置。

A5. 根据条款A4所述的GC/MS装置，其中，所述操作条件是所述真空泵送装置的状态。

A6. 根据条款A5所述的GC/MS装置，其中，所述预定操作事件是所述真空泵送装置基本上失去功率。

A7. 根据条款A5或A6所述的GC/MS装置，其中，所述预定操作事件是所述真空泵送装置的至少一个泵单元的速度下降到预定阈值以下。

A8. 根据条款A1至A7中任一项所述的GC/MS装置，其中，所述至少一个监测单元包括或连接到与所述MS单元的所述腔室流体连通的压力传感器。

A9. 根据条款A1至A8中任一项所述的GC/MS装置，其中，所述GC单元和MS单元基本上彼此独立地被供电和/或被控制。

A10. 根据条款A1至A9中任一项所述的GC/MS装置，还包括与所述载气阀流体连接的载气供应装置。

A11. 根据条款A10所述的GC/MS装置，其中，所述载气是或包括基本上易燃的气体。

A12. 根据条款A11所述的GC/MS装置，其中，所述载气是或包括氢气。

A13. 根据条款A1至A12中任一项所述的GC/MS装置，还包括辅助气体阀，所述辅助气体阀流体地用于选择性地向所述传输线供应辅助气体，并且其中所述控制器连接到所述辅助气体阀并且被构造为当所述至少一个监测单元检测到预定操作事件时关闭所述辅助气体阀。

B1. 一种质谱仪，包括：

真空泵，其被构造为在所述质谱仪的腔室内产生真空；

系统控制单元，其连接到所述真空泵；

源组件；

连接到所述源组件的源控制单元，其中所述系统控制单元和所述源控制单元被连接以用于其间的通信；

压力传感器，用于检测所述质谱仪的所述腔室内的压力；以及

隔离器，其连接到所述压力传感器，所述隔离器被构造成在所述压力传感器检测到所述质谱仪的所述腔室内的压力高于预定水平的情况下，隔离至所述源组件的至少一部分的电压或功率。

B2. 根据条款B1所述的质谱仪，还包括多个源部件，所述多个源部件包括至少一个灯丝、多个透镜和至少一个加热元件。

B3. 根据条款B2所述的质谱仪，其中，所述源控制单元被构造为向所述源部件中的至少一个供应电压。

B4. 根据条款B1至B3中任一项所述的质谱仪，其中，所述隔离器还被构造为在所述压力传感器检测到所述质谱仪的所述腔室内的压力高于预定水平的情况下，隔离至所述真空泵的功率。

B5. 根据条款B1至B4中任一项所述的质谱仪，还包括可操作地连接到所述系统控制单元的多个系统部件，并且所述隔离器另外被构造为在所述压力传感器检测到所述质谱仪的所述腔室内的压力高于预定水平的情况下，隔离至所述系统部件中的至少一些的电压或功率。

B6. 根据条款B1至B5中任一项所述的质谱仪，其中，所述源控制单元和系统控制单元通过串行链路连接。

B7. 根据条款B1至B6中任一项所述的质谱仪，其中，所述压力传感器另外连接至所述源控制单元和/或所述系统控制单元。

B8. 根据条款B1至B7中任一项所述的质谱仪，其中，所述系统控制单元被构造为监测所述真空泵，并确定所述真空泵是否在预定参数内操作，并将所述确定传送至所述源控制单元。