本申請要求于2014年9月13日提交的發(fā)明人為Sammye Traudt等人的美國臨時申請No.62/050,125的優(yōu)先權(quán)。美國專利申請No.62/050,125的全部公開內(nèi)容明確地地通過引用并入本文。

背景技術(shù)：

在GC系統(tǒng)中，化合物穿過分離柱(“柱”)的整個長度所需的時間量被稱為其保留時間。有助于化合物保留時間的一個因素是分離柱的溫度。逐個分析地精確控制柱溫度有利于提供特定化合物或分析物保留時間的重復性。此外，在樣品分析物遷移通過柱時以編程方式改變柱的溫度可有利地提供更短的分析時間，并減少峰展寬。

通常，在已知系統(tǒng)中使用空氣對流烘箱來加熱柱，因為其能夠在大到足以容納各種柱直徑和長度的空間中提供均勻和可重復的熱環(huán)境。柱通常布置在產(chǎn)生開口圓筒的支撐結(jié)構(gòu)上。這允許被加熱的空氣遍及所有柱表面，并且導致在整個柱長度上的均勻溫度。雖然空氣對流烘箱是有用的，但它們的使用具有明顯的缺點。例如，對流烘箱需要大量的能量和時間來加熱，并且需要大量的時間來冷卻。這當然導致相當長的循環(huán)時間和高功率消耗，以及其它缺點。此外，當使用空氣對流烘箱時，限制了通過溫度編程條件進行快速分析的能力。

因此，需要一種克服至少上述已知GC柱加熱器缺點的設(shè)備。

附圖說明

當結(jié)合附圖一起閱讀時，從以下詳細描述可以最好地理解本教導。繪制的結(jié)構(gòu)不一定是按比例繪制的。在實踐可能的情況下，相同的附圖標記指代相同的結(jié)構(gòu)。

圖1是根據(jù)一個代表性實施例的GC系統(tǒng)的簡化框圖。

圖2A示出了根據(jù)一個代表性實施例用于加熱GC柱的設(shè)備的分解圖。

圖2B示出了組裝之后的圖2A中用于加熱GC柱的設(shè)備。

圖2C示出了圖2B的設(shè)備在其上布置有GC柱。

圖2D示出了根據(jù)另一代表性實施例，圖2B的柱加熱設(shè)備在其上布置有GC柱。

圖2E示出了根據(jù)一個代表性實施例用于加熱GC柱的設(shè)備的分解圖。

圖3示出了根據(jù)一個代表性實施例用于加熱和冷卻GC柱的設(shè)備的等軸測局部剖視圖。

圖4A示出了根據(jù)一個代表性實施例用于加熱和冷卻GC柱的設(shè)備的橫截面圖。

圖4B示出了根據(jù)一個代表性實施例用于加熱和冷卻GC柱的設(shè)備的橫截面圖。

具體實施方式

定義的術(shù)語

應當理解，本文所使用的術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的，而不意圖進行限制。定義的術(shù)語是對發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域中通常理解和接受的定義術(shù)語在技術(shù)和科學上的含義的補充。

在說明書和所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語本身或者“該”、“所述”，除非上下文中清楚地另有規(guī)定外，既包括單數(shù)指代，也包括復數(shù)指代。由此，例如，“裝置”包括一個裝置和多個裝置。

在說明書和附加權(quán)利要求中使用的術(shù)語“基本”或者“基本上”，作為其普通含義的補充，意味著處于容許的極限或程度之中。例如，“基本上抵消”意味著本領(lǐng)域技術(shù)人員將認為所述抵消是可接受的。

在說明書和所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語“近似”，作為其普通含義的補充，意味著對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說處于容許的極限或數(shù)量之中。例如，“近似相同”意味著本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認為被比較的項目是相同的。

詳細描述

在下面的詳細描述中，為了解釋而非限制的目的，提出了了公開具體細節(jié)的代表性實施例，以為了對本教導進行透徹理解?？梢允÷詫σ阎到y(tǒng)、裝置、材料、操作方法和制造方法的描述，以避免干擾對示例實施例的描述。盡管如此，可以根據(jù)代表性實施例使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能力范圍內(nèi)的系統(tǒng)、裝置、材料和方法。

可以使用諸如“上方”、“下方”、“頂部”、“底部”、“上部”和“下部”之類的相對術(shù)語來描述各種元件彼此的關(guān)系，如附圖中所示。這些相對術(shù)語旨在涵蓋裝置和/或元件除附圖中所描繪方位之外的不同方位。例如，如果裝置相對于附圖中的視圖被倒置，則被描述為在另一元件“上方”的元件現(xiàn)在將位于該元件“下方”。類似地，如果裝置相對于附圖中的視圖旋轉(zhuǎn)90°，則被描述為在另一元件“上方”或“下方”的元件現(xiàn)在將與另一元件“相鄰”，其中，“相鄰”是指一個元件或者抵靠另一元件，或者在兩個元件之間具有一個以上的層、材料、結(jié)構(gòu)，等等。本文所使用的一個元件“設(shè)置在另一元件上方”或“設(shè)置在另一元件下方”，意味著該元件與另一元件“相鄰”?！爸苯酉噜彙币庵敢粋€元件抵靠另一元件。

圖1是根據(jù)一個代表性實施例的GC系統(tǒng)100的簡化框圖。GC系統(tǒng)100的許多方面對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是已知的。因此，省略了GC系統(tǒng)100的某些已知部件的細節(jié)。在某些情況下，會指出已知部件可以進行實施的代表性示例，但是這些代表性示例是為了舉例說明的目的給出的，絕沒有進行限制的意思。

GC系統(tǒng)100包括樣品入口101。樣品入口101流體聯(lián)接到污染物阱102。污染物阱102流體聯(lián)接到柱103，柱103可以是在可用于氣相色譜中的多種柱中的一種。在一個實施例中，污染物阱102可以同時提交的、共同擁有的美國專利申請No.14/057,022(2013年10月18日提交)中所描述的那些污染物阱，該專利申請的公開內(nèi)容明確地通過引用被并入本文。污染物阱102是微流體污染物阱，被構(gòu)造為捕獲來自樣品入口101的樣品中的污染物，并防止所捕獲的污染物到達柱103。注意，包含污染物阱102僅僅是舉例說明性的，可以想到本發(fā)明的教導可以用于不包括污染物阱的GC系統(tǒng)中，或者不包括上面剛剛引用的申請中描述的微流體污染物阱。

柱103分離化學樣品的組分。柱103可以是毛細管柱，其包括一段熔融石英或金屬管(未示出)，在管內(nèi)部上具有涂層或填充有顆粒，涂層或顆粒與來自樣品入口101的樣品相互作用，以分離化學樣品的組分。

柱103與柱加熱設(shè)備熱接觸，柱加熱設(shè)備是柱溫度控制設(shè)備104的一個方面。通過柱溫度控制設(shè)備104，控制保留時間，同時比以前的裝置提高了柱103的加熱均勻性。此外，在某些實施例中，柱溫度控制設(shè)備104以有效方式冷卻柱103，與已知GC系統(tǒng)相比，最終改善了分析物的保留時間和分析循環(huán)時間的重復性。下面結(jié)合代表性實施例更全面地描述柱溫度控制設(shè)備104的這些和其它益處。

柱103物理連接到和/或流體連接到檢測器105，檢測器105檢測通過柱103分離的組分的存在，而且通常檢測該組分的數(shù)量。一般來說，檢測器105是已知的GC檢測器，例如火焰離子化檢測器(FID)、質(zhì)譜檢測器(MSD)、熱導檢測器(TCD)、電子捕獲檢測器(ECD)、氮磷檢測器(NPD)、硫化學發(fā)光檢測器(SCD)、氮化學發(fā)光檢測器(NCD)、脈沖火焰光度檢測器(PFPD)、氦離子化檢測器(HID)或火焰光度檢測器(FPD)。

GC系統(tǒng)100還包括控制器106和電源107?？刂破?06可以是GC系統(tǒng)100的多個控制器(未示出)中的一個，或者可以是GC系統(tǒng)的唯一控制器?，F(xiàn)在，針對維持通過柱溫度控制設(shè)備104對柱103的加熱，來描述控制器106的功能?？刂破?06或其它控制器的其它功能與本發(fā)明的教導并不密切，因此不進行描述。

通常，控制器106可以以多種方式實現(xiàn)(例如，利用專用硬件)，以執(zhí)行本文所討論的各種功能?！疤幚砥鳌笔强刂破鞯囊粋€示例，其采用可以使用軟件(例如，微代碼)來編程以執(zhí)行本文所討論的各種功能的一個以上微處理器?？刂破?06可以使用或不使用處理器來實現(xiàn)，并且還可以被實現(xiàn)為用于執(zhí)行一些功能的專用硬件和用于執(zhí)行其它功能的處理器的組合(例如，一個以上編程的微處理器和相關(guān)聯(lián)的電路)?？梢栽诒景l(fā)明的各種實施例中采用的控制器部件的示例，包括但不限于傳統(tǒng)微處理器、微控制器、專用集成電路(ASIC)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。

在各種實現(xiàn)方式中，控制器106可以關(guān)聯(lián)于一個以上存儲介質(zhì)(在本文中統(tǒng)稱為“存儲器”，例如易失性和非易失性計算機存儲器，諸如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PROM)、電可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、通用串行總線(USB)驅(qū)動器、軟盤、光盤、磁帶，等等)。在一些實現(xiàn)方式中，存儲介質(zhì)可以編碼有一個以上程序，該程序在控制器106上被執(zhí)行時，執(zhí)行本文所討論的功能中的至少一些功能。各種存儲介質(zhì)可以固定在控制器106內(nèi)，或可以是可移動的，使得存儲在其上的所述一個以上程序可以被加載到處理器或控制器中，從而實現(xiàn)本文所討論的本發(fā)明的教導的各個方面。術(shù)語“程序”或“計算機程序”在本文中按照一般意義使用，指的是可以用于對控制器106編程的任何類型的計算機代碼(例如，軟件或微代碼)。

控制器106被構(gòu)造成接收來自溫度傳感器(圖1中未示出)的溫度數(shù)據(jù)，解釋來自溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行用以改變系統(tǒng)若干方面的算法而實現(xiàn)期望的柱溫。這些功能可以通過分開的控制器、處理器或者模塊執(zhí)行?？刂破?06被構(gòu)造成向電源107提供控制信號。電源107是許多已知電氣電源中的一個，并且被構(gòu)造成調(diào)節(jié)柱溫度控制設(shè)備104的功率，以將柱103的溫度近似保持為要求的溫度。

圖2A示出了根據(jù)一個代表性實施例用于加熱GC柱(圖2A未示出)的柱加熱設(shè)備200(有時稱為“設(shè)備”)的分解圖。柱加熱設(shè)備200包括基本上為平面狀的第一基板201。分隔層202可任選地布置在第一基板201上方。凹部203設(shè)置在層202中，并且被構(gòu)造成接收溫度傳感器204。

加熱組件210布置在第一基板201上方，并且包括布置在任選的第一介入層206和任選的第二介入層207之間的加熱元件205。第一和第二介入層206、207一般是機械順應性的，并且用相同材料制成。應該注意，加熱組件210被設(shè)想用作以上結(jié)合圖1的代表性實施例描述的柱溫度控制設(shè)備104中的熱源。

雖然加熱元件205被示出為基本上均勻的系列跡線，但是還可以設(shè)想，這些跡線可以是基本上不均勻的、非對稱的和/或不規(guī)則的。作為示例，由于加熱組件210的外邊緣更多地暴露于外部環(huán)境，因此與組件的內(nèi)部部分相比，在外邊緣處可能發(fā)生溫度的降低。通過在加熱元件205的邊緣處增大其跡線的密度和/或改變其跡線的寬度，加熱元件205在外邊緣附近的功率密度增加，因此加熱元件的內(nèi)部部分和外邊緣之間的溫差(顯現(xiàn)于所述溫度降低中)，可被減小或消除。進一步修改跡線的厚度也可具有如本文所述的期望性質(zhì)。

第一和第二介入層206、207也可以選取為充當加熱元件205和第一基板201和布置在加熱組件210上方的第二基板208之間的電絕緣體。像第一基板201那樣，第二基板是基本平面狀的。第二基板208被構(gòu)造成使GC柱(圖2A中未示出)與之直接接觸，或與之間接接觸(即，在GC柱和第二基板208之間有介入層(未示出))。作為舉例說明，GC柱布置在第二基板208的上表面209上方，來自加熱組件210的熱通過第二基板208傳遞到GC柱。查看圖2A可以理解，上表面209是基本平面狀的。

第一和第二基板201、208可以包括單層，或多層相同或不同的材料。如下面更全面描述的那樣，柱加熱設(shè)備200基本上均勻地加熱接觸第二基板208的GC柱。

在已知的GC加熱器(例如，空氣對流烘箱)中，烘箱可能需要大量的功率(高達2000W)以允許30℃～60℃/min的溫度調(diào)定速率。相比之下，如下文更全面地描述的那樣，柱加熱設(shè)備200有利地以遠小于100W提供類似的溫度調(diào)定速率。此外，柱加熱設(shè)備200允許更快的溫度調(diào)定速率(例如，利用已知GC加熱器功率需求的25％，可以比已知GC加熱器快五至十倍)，從而導致更快的色譜分析。此外，在已知的GC加熱器可能需要六分鐘以上從450℃冷卻至50℃時，柱加熱設(shè)備200能夠操作以花費少于三分鐘，這允許分析之間的更快循環(huán)時間。通過將第二基板208或第一基板201、第二基板208的材料性質(zhì)規(guī)定為低熱質(zhì)量，同時保持機械剛度、小的熱梯度和耐熱變形性，柱加熱設(shè)備200實現(xiàn)這些性能改進。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應當理解，物體的“熱質(zhì)量”是其存儲熱能(即，熱)的能力的量度。因此，與熱質(zhì)量較高的材料相比，熱質(zhì)量較低的材料改變溫度將需要更少的熱。如下面更全面描述的那樣，為了能夠更快地加熱和冷卻，為第一基板201和第二基板208以及加熱組件210選擇的材料具有低熱質(zhì)量。

熱質(zhì)量(單位：J/K)是材料的比熱c_p與物體的質(zhì)量m的乘積。為了方便，質(zhì)量可以進一步規(guī)定為材料密度ρ、表面積A_s和正交于表面積的厚度t的乘積。綜合來講，熱質(zhì)量可表示為：

熱質(zhì)量＝(ρc_ptA_s)

由于基于待加熱的柱的尺寸，柱加熱設(shè)備200的表面積是固定的，因此對于該討論，表面積被視為常量。進一步檢驗其余項。項ρc_p也稱為材料的體積熱容，是材料的固有性質(zhì)。為了最小化熱質(zhì)量，該項應該最小化。根據(jù)一個代表性實施例，用于第二基板208或者第一和第二基板201、208的材料，在25℃的體積熱容量小于近似

對第二基板208或第一和第二基板201、208的材料選擇還受到機械剛度、低熱梯度和耐熱變形性的指導。這些因素在確定第二基板208或第一和第二基板201、208所需材料的最小厚度時特別重要。連同熱質(zhì)量，這些因素并不是完全獨立的特性，因此材料的選擇要考慮它們的相互關(guān)系。最終目標是實現(xiàn)跨越第二基板208的上表面209的低熱梯度，同時實現(xiàn)較低熱質(zhì)量，使第一和第二基板201和208實現(xiàn)更快的加熱和冷卻。

跨越第二基板208或跨越第一基板201和第二基板208的熱梯度，因基板的不同部分處于不同的熱環(huán)境中而產(chǎn)生。例如，加熱元件205不具有完全均勻的熱分布。此外，第一和第二基板201、208的外邊緣一般會更多地暴露于周圍溫度環(huán)境。因此，熱梯度可存在于第一和第二基板201、208兩端。當為第一和第二基板選擇的材料具有低的熱流阻力、即高熱導率k時，梯度減小。因此，期望材料的熱導率比較高，特別是第二基板208的材料，使得接觸GC柱的上表面209在溫度上基本上均勻。根據(jù)一個代表性實施例，用于第二基板208或第一和第二基板201、208的材料在25℃的熱導率大于近似

第一基板201和第二基板208提供了用于柱加熱設(shè)備200的機械結(jié)構(gòu)。值得注意的是，第一基板201和第二基板208支撐相對來說不堅硬的加熱元件210以及層202和溫度傳感器204。有利的是，為第一和第二基板201、208選擇的材料足夠堅硬，以提供足夠的支撐。材料的剛度與其彈性模量(或楊氏模量)E相關(guān)。如果材料具有高彈性模量，則需要較少材料(即，該材料的更薄件)提供與具有低彈性模量材料相同的剛度。因此，有利的是，材料具有高彈性模量，使得實現(xiàn)足夠的剛度需要較少(熱)質(zhì)量的材料。根據(jù)一個代表性實施例，用于第一和第二基板201、208的材料具有大于近似100GPa的楊氏模量。除了剛度之外，第一和第二基板201和208必須保持表面平整度，以便保持加熱器和柱與上表面209直接接觸，或者與上表面209間接接觸(即，在GC柱212和上表面209之間布置有介入層(未示出))。平整度的問題可能由于快速溫度變化引起的變形或“翹曲”而發(fā)生。如果在部件中存在大的熱梯度，例如當部件被不對稱地冷卻時，該部件的各區(qū)段將由于熱膨脹而伸長，而其它區(qū)段將希望保持固定。在最壞的情況下，這可能導致翹曲或斷裂。

通過選擇具有高熱導率k、低熱膨脹系數(shù)α或兩者的材料，可以使由于熱膨脹引起機械變形的可能性最小化。熱導率高的材料抵抗在材料內(nèi)形成大的熱梯度。熱膨脹低的材料即使在顯著熱梯度下也不會增長太多。選擇熱導率高、熱膨脹系數(shù)低或兩者的材料允許在提供足夠的抗翹曲性能的情況下使用較少的材料(例如，較薄的材料件)且因此熱質(zhì)量較少。根據(jù)一個代表性實施例，用于第二基板208或第一和第二基板201、208的材料在25℃時的熱導率與熱膨脹系數(shù)之比大于近似

在選擇用于第二基板208或第一和第二基板201、208的材料時的另一考慮是材料的電絕緣性質(zhì)。有利的是，材料基本上是電絕緣的，以避免需要在柱加熱設(shè)備200中添加用以執(zhí)行該功能的額外材料。

最后，重要的是為第二基板208或第一和第二基板201、208所選擇的材料在柱加熱設(shè)備200中在大于近似450℃的溫度下操作。

下表給出了在選擇用于第二基板208或第一基板201和第二基板208的材料時要考慮的一些因素的總結(jié)。

在一個代表性實施例中，第二基板208包括硅。通常，形成第二基板208的硅層具有近似0.3至1.5mm的厚度。作為舉例，第二基板208包括厚度近似為0.675mm的<1,0,0>Si。在一個代表性實施例中，第一基板201包括厚度為近似0.675mm的<1,0,0>Si晶片，第二基板208包括兩個<1,0,0>Si晶片，每個晶片的厚度都為近似0.675mm。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，針對第二基板208使用兩個晶片提供了在一定程度上得到改進的保留時間可重復性。值得注意的是，第二基板208不需要特殊的拋光或摻雜。此外，第一基板201可以由與第二基板208相同的材料和相同的規(guī)格制成，但是這不是必須的。

注意到，針對第二基板208或第一和第二基板201、208使用硅僅僅是舉例說明性的。更一般地說，為第二基板208或第一基板201和第二基板208所選擇的材料，被選擇為：在25℃時的體積熱容量(ρc_p)小于近似在25℃的熱導率大于近似在25℃時的熱導率與熱膨脹系數(shù)之比大于近似楊氏模量(E)大于近似100GP。

為了在包括低熱質(zhì)量、機械剛度、低熱梯度和抗變形性等幾個約束內(nèi)實現(xiàn)柱加熱設(shè)備200的更快加熱和冷卻，這些物理特性是期望的。表1在一系列材料上比較了這四個特性。

表1

基于前述，為第二基板208或第一和第二基板201、208選擇的材料優(yōu)選的是，在25℃的體積熱容量小于近似因此，銅、氧化鋁、鎳鉻合金、不銹鋼、鎳、藍寶石、氮化硅、碳化鎢、氧化鈹、黃銅、青銅、鋁黃銅、鐵和鈹不是用于第二基板208或者第一和第二基板201、208的優(yōu)選材料。

為第二基板208或第一和第二基板201、208選擇的材料，優(yōu)選的是在25℃的熱導率大于近似因此，Pyrex(派萊克斯)玻璃、云母、鈦、石英玻璃、砷化鎵、鍺、氮化硼、氧化鋯、碳化硼、磷化銦、鈮、錸和鉭總的來說不是用于第二基板208或者第一和第二基板201、208的優(yōu)選材料。

為第二基板208或第一和第二基板201、208選擇的材料還優(yōu)選的是，在25℃時的熱導率k與熱膨脹系數(shù)α之比大于近似(在25℃)。因此，鋁及鎂、銀、鋅和金不是用于第二基板208或第一和第二基板201、208的優(yōu)選材料。

為第二基板208或第一和第二基板201、208選擇的材料還優(yōu)選的是，楊氏模量大于近似100GPa。因此，石墨不是用于第二基板208或第一基板201和第二基板208的優(yōu)選材料。

基于上述分析，可用于第二基板208或第一和第二基板201、208并滿足所有優(yōu)選材料特性的舉例說明性的材料包括硅、氮化鋁、金剛石、碳化硅、鎢、鉬、鎢合金(特別是鎢銅合金)、鉬合金(特別是鉬銅合金)，以及這些材料的組合。

加熱組件201布置在第一基板201上方，并且包括布置在第一介入層206和第二介入層207之間的加熱元件205。第一和第二介入層206、207通常由相同材料制成，每層都具有比較低的第二熱質(zhì)量。此外，第一介入層206和第二介入層207每層都由電絕緣材料制成。值得注意的是，如果第一和第二基板201、208是電絕緣的，則可以省略第一和第二介入層206、207。然而，如果材料在較高溫度下可能變得更導電(例如，硅)，則需要在加熱元件與第一和第二基板201、208之間設(shè)置電絕緣。因此，在第一和第二基板201、208是硅的代表性實施例中，需要第一和第二介入層206、207。然而，值得注意的是，在另一個代表性實施例中，不是包括第一和第二介入層206、207，而是第一和第二基板201、208的面向加熱元件的側(cè)面可以涂覆有用以執(zhí)行該絕緣功能的玻璃層或其它電介質(zhì)層。

加熱元件205作為舉例說明可以是電阻加熱元件，例如是金屬絲加熱器或箔片加熱器?？梢韵氲狡渌愋偷募訜嵩斃斫?，加熱元件有利的是非常薄，因此基本上不會干擾柱加熱設(shè)備200每個層的期望平整性質(zhì)。利用已知的薄膜制造方法，可以想到在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能力范圍內(nèi)的這種較薄的加熱元件。

類似于第一和第二基板201、208的較低熱質(zhì)量，第一和第二介入層306、307的較低熱質(zhì)量確保它們較快地加熱并且不會非常強地保留熱量。因此，加熱組件210可以在其整個表面上快速加熱，并且不會像通常在加熱器中使用的其它材料那樣保留熱量。同樣，前一屬性最終確保設(shè)置在第二基板208上表面209上方的GC柱被相對非常快速地加熱，這改進了分析時間。后一屬性使得熱量能夠以相對快速和有效的方式從柱加熱設(shè)備200中徹底消散，從而實現(xiàn)更快的循環(huán)時間和改進的保留時間可重復性。

在一個代表性實施例中，第一和第二介入層206、207每層都包括片狀硅酸鹽(頁硅酸鹽)礦物的云母。通常，云母材料是X₂Y_4-6Z₈O₂₀(OH,F)₄，其中，X是K、Na或Ca，或X不太常見的可以是Ba、Rb或Cs；Y是Al、Mg或Fe，或不太常見的是Mn、Cr、Ti、Li等；Z主要是Si或Al，但也可以包括Fe³⁺或Ti。云母用于第一和第二介入層206、207僅僅是舉例說明性的，并且想到其它材料具有如云母那樣類似的熱質(zhì)量、導電性以及抵抗因快速溫度變化引起機械變形的能力。例如，諸如玻璃纖維等的織物和玄武巖提供所需的性能。

通常，形成加熱組件210的第一和第二介入層206、207的云母層每層的厚度都近似為0.3mm。更一般地說，為加熱組件210的第一和第二介入層206、207選擇的材料，其電阻率為近似1×10¹²Ω·m至近似1×10¹⁴Ω·m，或更大。由于云母與硅類似，具有相對低的熱膨脹系數(shù)(CTE)，所以它在被加熱或冷卻時不會膨脹，因此不會遭受機械變形。此外，云母本身是平整的，因此提供了基板和加熱元件之間的緊密接觸。可代替云母用作電絕緣體的其它材料是例如氮化鋁、石英、玻璃、碳化硅和上述織物。像前面提到的織物等順應性材料不需要是平整的，因為它們可以被壓縮以實現(xiàn)緊密接觸。

分隔層202可以任選地布置在第一基板201上方，且在加熱組件210的第一介入層206下方。凹部203設(shè)置在分隔層202中，接收溫度傳感器204。分隔層202容納溫度傳感器204。作為舉例說明，分隔層202是順應性材料，諸如玻璃纖維材料。分隔層202有利的是在加熱元件205的第一介入層206和第一基板201之間保持比較均勻的壓力。值得注意的是，包括溫度傳感器204會在不存在分隔層202的情況下?lián)p壞均勻壓力。加熱組件210的第一介入層206和第一基板201之間的不均勻壓力能夠?qū)е轮訜嵩O(shè)備200的整體“平整度”降低，從而導致熱梯度和“熱點”，并因此會損害GC柱的性能。

上面一般性提到，控制器106從溫度傳感器204接收溫度數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)向電源107提供控制信號。基于來自控制器106的控制信號，電源107調(diào)節(jié)供給加熱組件210的電功率，以將GC柱的溫度維持在基本上恒定的值，或使其根據(jù)一些期望且可重復的程序變化。

圖2B示出了圖2A的柱加熱設(shè)備200，用于在組裝之后加熱GC柱。柱加熱設(shè)備200包括用于固定柱加熱設(shè)備200各層的墊圈211。作為舉例上面，墊圈211包括不銹鋼。還可想到用來固定層的其它方式，例如支架、夾子等。對于墊圈或其它固定方式的要求是其可以承受高溫(例如450℃)并且仍然在柱加熱設(shè)備200上保持足夠的壓力。高溫金屬是優(yōu)選的材料。

圖2C示出了圖2B的柱加熱設(shè)備200，在其上設(shè)有GC柱212。如圖所示，GC柱212以相對平整的螺旋取向，并且設(shè)置在柱加熱設(shè)備200的上表面209上方，并與上表面209熱接觸。GC柱212通過與上表面209直接接觸或基本上緊密靠近上表面209而與柱加熱設(shè)備200熱接觸，以將熱從柱加熱設(shè)備傳遞到GC柱。在一個代表性實施例中，GC柱包含熔融石英毛細管柱。GC柱212的尺寸是變化的，但典型的內(nèi)徑范圍為近似100μm至近似530μm。典型的長度范圍從近似5米至近似60米。代表性實施例中的GC柱212的卷繞可以是基本上平面狀的螺旋，其具有一個以上“堆疊”，使得GC柱212與如上所述基本上為平面狀的柱加熱設(shè)備210熱接觸。值得注意的是，GC柱212可以以多層環(huán)形線圈的形式卷繞在直徑為近似70mm至近似200mm的支撐件上。在一些實施例中，多于一個GC柱212可以設(shè)置在柱加熱設(shè)備200上方，其中兩個GC柱212都與柱加熱設(shè)備200熱接觸。

作為舉例說明，GC柱212具有長達近似60m的長度，內(nèi)徑為320μm(或更小的內(nèi)徑)，包括熔融石英毛細管柱。作為替代，GC柱212的長度可以小于60m，但內(nèi)徑可以為530μm。該柱也可以是金屬的，并且也可以用固定相填充。

在操作中，將GC柱212設(shè)置在第二基板的上表面209上方之后，加熱元件被激活，并開始加熱柱加熱設(shè)備200的各層。最重要的是，加熱組件210加熱第二基板208，第二基板208繼而加熱GC柱212。由于設(shè)備部件具有如上所述的各種特性，GC柱212的加熱基本上是均勻和有效的。在完成特定運行之后，GC柱212和柱加熱設(shè)備200被冷卻以基本上達到其初始溫度，用于分析。由于如上所述的柱加熱設(shè)備200的各種部件，柱加熱設(shè)備200相對快地冷卻到其初始溫度，并且基本上不保留來自先前運行的熱。因此，當開始下一個分析時，柱加熱設(shè)備200和GC柱212處于與前次運行基本相同的初始溫度。此外，循環(huán)時間與在GC系統(tǒng)中使用的其它已知加熱設(shè)備相比得到了相當?shù)母倪M。

圖2D示出了根據(jù)另一個代表性實施例的圖2B的柱加熱設(shè)備200，在其上設(shè)有GC柱212。可以理解，圖2D的柱加熱設(shè)備200具有與上面結(jié)合圖2C描述的柱加熱設(shè)備200相同的某些方面、細節(jié)和特征。通常，不重復這樣的共同方面、特征和細節(jié)。如上所述，GC柱212以相對平整的螺旋取向，并且布置在柱加熱設(shè)備200的上表面209上方，并且通過與上表面209直接接觸或緊密物理接觸的部分而與上表面209熱接觸。同樣，代表性實施例中的GC柱212的卷繞可以是基本上平面狀的螺旋，具有一個以上“堆疊”，使得GC柱212如上所述與基本上平面狀的柱加熱組件210熱接觸。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解GC柱212如何“堆疊”或“纏繞”以實現(xiàn)本文所述的期望目標。根據(jù)所描繪的代表性實施例，GC柱212通過安裝到GC柱支架214的GC柱支撐件215在上表面209上方保持就位。作為舉例說明，GC柱支撐件215可以由諸如鋁、鎳或不銹鋼等金屬薄片構(gòu)成。更一般地說，GC柱支撐件215可以由能夠在上表面209上支撐GC柱212并且耐受溫度暴露(高達450℃)的材料制成。GC柱支架214用作GC柱212的結(jié)構(gòu)元件，并確保GC柱212在上表面209上的可重復定位，以得到可再現(xiàn)的色譜性能。GC柱支架214可使用包括但不限于螺釘、夾具和磁體(未示出)等多種已知元件中的一種以上來安裝在GC系統(tǒng)中。

圖2E示出了根據(jù)一個代表性實施例的GC柱加熱設(shè)備213(有時稱為“設(shè)備”)的分解圖。柱加熱設(shè)備213的許多方面基本上與上述柱加熱設(shè)備200相同。因此，不重復與柱加熱設(shè)備200共同的各種特征的許多細節(jié)。值得注意的是，柱加熱設(shè)備200、213的共同元件的各種特性是相同的。在省略分隔層202的實施例中，溫度傳感器可以設(shè)置在基板208、201內(nèi)。在省略介入層206、207的實施例中，溫度傳感器可以設(shè)置在基板層208、201內(nèi)或分隔層202內(nèi)，分隔層202可以位于第一基板201下方(即，離加熱元件205比第一基板201遠)。

柱加熱設(shè)備213包括第一基板201，第一基板201上方設(shè)有加熱元件205。

加熱組件216包括加熱元件205。因此，值得注意的是，加熱組件216不包括上述任選的第一和第二介入層206、207。然而，可以想到將加熱元件205用于結(jié)合圖2A至2D描述的代表性實施例的柱加熱設(shè)備200、213中。

加熱元件205作為舉例說明是電阻加熱元件，例如金屬絲加熱器或箔片加熱器?？梢栽O(shè)想其它類型的加熱元件。應當理解，加熱元件205有利的是相當薄，因此基本上不干擾柱加熱設(shè)備213的每個層的期望的平整性質(zhì)。加熱元件205可以是任何基本上平面的形狀，包括不均勻的形狀。利用已知的薄膜制造方法，可以設(shè)想在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)的這種相對薄的加熱元件。

柱加熱設(shè)備213還包括設(shè)置在加熱元件205上的第二基板208。第二基板208被配置為與GC柱212(圖2D中未示出)熱接觸，GC柱212可以包括與上表面209直接接觸或基本上緊密靠近上表面209，以將熱量從柱加熱設(shè)備傳遞到GC柱212。在若干實施例中，GC柱212可以與第二基板208熱接觸，盡管GC柱212和第二基板208之間有中間層(未示出)。作為舉例說明，GC柱設(shè)置在第二基板208的上表面209上方，并且來自加熱元件205的熱量通過第二基板208傳遞，如上文結(jié)合圖2A-2D的代表性實施例所述。第一和第二基板201、208可以包括單層或多層相同或不同的材料。通過上述第二基板208的熱分布，設(shè)備213基本上均勻地加熱與第二基板208接觸的GC柱。

圖3示出了根據(jù)一個代表性實施例用于加熱和冷卻GC柱212的柱溫度控制設(shè)備300(有時稱為“設(shè)備”)的等軸測局部剖視圖。柱溫度控制設(shè)備300的許多方面與上面結(jié)合圖1-2E的代表性實施方案所述的那些基本上相同，因此不再贅述以避免干擾對柱加熱和冷卻設(shè)備300的描述。

柱溫度控制設(shè)備300包括殼體301，殼體301具有內(nèi)部部分302。殼體301被構(gòu)造成將柱加熱設(shè)備200或柱加熱設(shè)備213保持在其內(nèi)部部分中。通常，殼體301可以由與柱加熱和冷卻設(shè)備300的熱要求兼容的多種材料中的一種以上制成。例如，殼體301包括金屬或金屬合金或熱學上適合的聚合材料。值得注意的是，如下面更全面地描述的那樣，第一致動器303和第二致動器304被構(gòu)造為移動第一熱絕緣層306和第二熱絕緣層307以與柱加熱設(shè)備200的外側(cè)面和GC柱212接觸和脫離接觸。這些熱絕緣層至少具有使柱和柱加熱器與熱損失隔離的能力，但也可具有本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的其他絕緣性質(zhì)。作為舉例說明，柱加熱設(shè)備200的外側(cè)面包括第二基板208的上表面209和第一基板201的下表面(即與上表面209相對的表面)。

如稍后更充分描述的那樣，第一致動器303(如箭頭309所示)和第二致動器304(如箭頭308所示)每個都被構(gòu)造成在加熱循環(huán)開始之前向內(nèi)移動，以將第一和第二熱絕緣層306、307保持為與柱加熱設(shè)備200的外表面和GC柱212處于比較穩(wěn)固的接觸；并且被構(gòu)造成在加熱循環(huán)終止之后且在冷卻循環(huán)開始之前向外移動(同樣，如箭頭308、309所示)，以使第一和第二熱絕緣層306、307從柱加熱設(shè)備200的外表面和GC柱212分離開。值得注意的，在圖3中，第一致動器303和第二致動器304被示出處于它們的最內(nèi)側(cè)位置，由此第一和第二熱絕緣層306、307與柱加熱設(shè)備200的外表面處于比較穩(wěn)固的接觸。因而，在圖3中，柱加熱和冷卻設(shè)備300的各種部件處于用于加熱循環(huán)的位置。

柱加熱和冷卻設(shè)備300還包括布置為在冷卻循環(huán)期間在內(nèi)部部分302中提供空氣流的風扇305。風扇305可以包括單個風扇或者多個風扇，以引導內(nèi)部部分中的空氣流。注意到，雖然一個或若干風扇被構(gòu)造成將空氣吹送越過柱加熱設(shè)備200，它們也能夠構(gòu)造將空氣抽吸越過柱加熱設(shè)備200。值得注意的，風扇305可以以垂直于圖3描繪方位的方式取向，這樣能夠垂直于圖3的流動方向來引導流動。

第一和第二熱絕緣層306、307由適于提供足夠熱絕緣而不妨礙GC系統(tǒng)性能的材料制成。作為舉例說明，第一和第二熱絕緣層306、307用厚度為近似0.25in的玻璃織物材料制成，并且能夠提供作為“爐襯”以提高第一和第二熱絕緣層306、307相對它們所接觸的柱加熱設(shè)備200的外表面的適應性。作為替代，第一和第二熱絕緣層306、307可以包括其它類型的絕熱材料，包括但不局限于玻璃纖維、玻璃布、玄武巖等等。為第一和第二熱絕緣層306、307選取的材料一般地需要在GC運行期間在柱加熱設(shè)備200和周圍環(huán)境之間提供足夠熱障，同時能夠在GC運行之后比較徹底地且迅速地冷卻。

如以上指出的并且如稍后更充分地描述的那樣，第一和第二致動器303、304被構(gòu)造成在加熱循環(huán)期間接合第一和第二熱絕緣層306、307，使其與柱加熱設(shè)備200的外表面形成比較良好的熱接觸，并且在冷卻過程期間在第一和第二熱絕緣層306、307與柱和柱加熱設(shè)備200的外表面之間形組分離空間。第一和第二致動器303、304可以是被構(gòu)造成使第一和第二熱絕緣層306、307移動的多種已知機械致動器中的一種。第一和第二致動器303、304接合及分離第一和第二熱絕緣層306、307的移動可以是機械的、氣動的、磁性的、手動的，或者可以是通過電氣控制。另外，雖然示出兩個致動器，但要指出，根據(jù)本發(fā)明的教導，可以想到用更多或者更少的致動器通過直接或者間接運動系統(tǒng)(例如，纜線和滑輪系統(tǒng))實現(xiàn)第一和第二熱絕緣層306、307的移動。

圖4A示出了根據(jù)一個代表性實施例的柱加熱和冷卻設(shè)備300的橫截面圖。同樣，柱加熱和冷卻設(shè)備300的許多方面與上面結(jié)合圖1至圖3的代表性實施例所描述的那些基本上相同，因此不再贅述以避免干擾對柱加熱和冷卻設(shè)備300的描述。

在圖4A中，第一致動器303和第二致動器304被示出處于其最內(nèi)側(cè)位置(分別如箭頭401、402所示)，由此，第一和第二熱絕緣層306、307與柱加熱設(shè)備200的外表面形成比較牢固的接觸。因此，在圖4A中，柱加熱和冷卻設(shè)備300的各種部件處于用于加熱循環(huán)的位置。如下所述，第一和第二熱絕緣層306、307的壓力確保GC柱212與柱加熱設(shè)備200外表面之間的良好熱接觸，這有助于改善保留時間的可重復性、循環(huán)時間和能量效率。

第一和第二熱絕緣層306、307與柱加熱設(shè)備200外表面的接合通過減少發(fā)散到周圍環(huán)境的熱能損失而有效地提高了熱效率。第一熱絕緣層306還對GC柱212提供保護以免受周圍環(huán)境的影響。值得注意的是，第一熱絕緣層306提供了相對周圍環(huán)境的熱斷裂，因此降低了GC柱對周圍環(huán)境溫度的敏感性，周圍環(huán)境可以是不受控制的環(huán)境。類似地，盡管不太直接，但是第二絕絕緣層307也通過提供第一基板201(圖4A中未示出)相對周圍環(huán)境的充分熱隔離而對GC柱212提供保護以免受周圍環(huán)境的影響。

因此，與某些已知的GC柱加熱器相比，第一和第二熱絕緣層306、307的接合導致對GC柱212的更快加熱，以及使用更少的能量來達到一定溫度。第一致動器303和第二致動器304被構(gòu)造為設(shè)置在完全接合位置(即，使得第一和第二熱絕緣層306、307與GC柱212和柱加熱設(shè)備200接觸)或完全脫離位置(即，使得第一和第二熱絕緣層306、307不與GC柱212和柱加熱設(shè)備200接觸)。此外，第一和第二致動器303、304可以不對稱地布置。例如，第一致動器303可以移動離開柱加熱設(shè)備200，而第二致動器304與柱加熱設(shè)備200完全接合。對于柱加熱設(shè)備200的加熱組件210(圖4A中未示出)在環(huán)境溫度附近或在等溫溫度下操作的GC應用，可以通過使冷卻流流過柱加熱設(shè)備200上方或流過與柱加熱設(shè)備200和GC柱212接觸的第一和第二熱絕緣層306、307上方來改善溫度控制。為了實現(xiàn)這一點，第一和第二熱絕緣層306、307中的任一個或兩個可以從GC柱212和柱加熱設(shè)備200移動開一小段距離，或者保持與它們接觸。風扇305可以以最大功率啟動，在比例功率控制下運行，或被關(guān)閉以允許可變數(shù)量的冷卻空氣移動通過GC柱212和柱加熱設(shè)備200。

最后，應當注意，可以省略第一和第二熱絕緣層306、307，并且柱加熱和冷卻設(shè)備300可以在沒有它們的情況下在加熱循環(huán)中起作用，同時如下所述在冷卻循環(huán)期間使用風扇305。盡管可能，該代表性實施例與包括如上所述被構(gòu)造成在加熱循環(huán)期間接合柱加熱設(shè)備200的第一和第二熱絕緣層306、307的代表性實施例相比，不是太有利。最值得注意的是，在省略第一和第二熱絕緣層306、307的這種實施例中，GC柱212的加熱速率受到不利影響，并且由于GC柱212和柱加熱設(shè)備200更容易受到周圍環(huán)境的變化的影響，GC柱212的一般重復性受損。

圖4B示出了根據(jù)一個代表性實施例的柱加熱和冷卻設(shè)備300的橫截面圖。同樣，柱加熱和冷卻設(shè)備300的許多方面與上面結(jié)合圖1至圖4A的代表性實施例所描述的那些基本上相同，因此不再贅述以避免干擾對柱加熱和冷卻設(shè)備300的描述。

在圖4B中，第一致動器303和第二致動器304被示出處于其最外側(cè)位置(分別如箭頭403、404所示)，由此，第一和第二熱絕緣層306、307與柱加熱設(shè)備200的外表面分離。因此，在圖4B中，柱加熱和冷卻設(shè)備300的各種部件處于用于冷卻循環(huán)的位置。如下所述，除去第一和第二熱絕緣層306、307與柱加熱設(shè)備200的接觸，改善了冷卻循環(huán)期間的冷卻效率，從而提高了冷卻的速率和完整性。有利的是，不僅冷卻速率增加，導致了循環(huán)時間的改善，而且潛熱的去除得到改善，使得特定分析物的保留時間具有比較高的可重復性。

隨著第一和第二熱絕緣層306、307與柱加熱設(shè)備200的外表面分離，在第一和第二熱絕緣層306、307的內(nèi)表面和柱加熱設(shè)備200之間產(chǎn)生多個通道405。第一和第二外部通道406、407分別在殼體中存在于第一和第二熱絕緣層306、3017的外表面上。在操作期間，風扇305被接合，并且來自風扇的空氣(由箭頭408指示)在通道405以及第一和第二外部通道406、407中流動，通過強制對流從柱加熱設(shè)備200周圍的區(qū)域移除熱能。通過如圖4B所示將第一和第二熱絕緣層306、307與柱加熱設(shè)備200分離，空氣不僅流過柱加熱設(shè)備200的外表面，而且還流過第一和第二熱絕緣層306、307中每一個的兩側(cè)，從而有效地去除否則可能被捕獲在柱加熱和冷卻設(shè)備300中的殘余熱。例如，如果第一和第二熱絕緣層306、307保持在與柱加熱設(shè)備200外表面接觸的接合位置(例如，如圖3和4A所示)，則在冷卻循環(huán)期間，空氣流將僅流過第一和第二熱絕緣層306、307的外部部分(即，僅在第一和第二外部通道406、407中流動)，而不流過內(nèi)部通道405。因而，空氣將不會流過柱加熱設(shè)備200的外表面或流過第一和第二熱絕緣層306、307的內(nèi)表面。盡管與許多已知的GC加熱器設(shè)備相比改進了冷卻，但與第一和第二熱絕緣層306、307與柱加熱設(shè)備200外表面脫離接觸的代表性實施例相比，若干區(qū)域中的剩余熱沒有被來自風扇305的空氣流帶走的可能性將增大(即，如圖4A所示)。這種殘余熱將增大循環(huán)時間，并且如果去除不充分，則可能降低特定分析物保留時間的可重復性。此外，第一和第二熱絕緣層306、307可以移動直到它們接觸殼體301，從而增大了柱加熱設(shè)備200與第一和第二熱絕緣層306、307之間的空間。盡管與許多已知的GC加熱器設(shè)備相比改進了冷卻，但是與通過第一和第二熱絕緣層306、307與柱加熱設(shè)備200的外表面脫離接觸(即，如圖4B所示)的代表性實施例獲得的效果相比，若干區(qū)域中的剩余熱未被來自風扇305的空氣流帶走的可能性將增大。這種殘余熱將增大循環(huán)時間，并且如果除去不充分，則可能有害地降低特定分析物保留時間的可重復性。一種另外的構(gòu)造是將絕熱墊中的僅一個移動離開柱加熱設(shè)備200。穿過柱加熱設(shè)備200(可能是第一基板201)的暴露側(cè)面的空氣流將允許進行冷卻，而不使與第二基板208結(jié)合的GC柱212暴露于冷卻空氣流。這種構(gòu)造可以允許在接近環(huán)境溫度下改進保留時間穩(wěn)定性。

就本發(fā)明來說，注意到，可以根據(jù)本發(fā)明的教導來實現(xiàn)所述方法和設(shè)備。此外，各種部件、材料、結(jié)構(gòu)和參數(shù)僅以解釋和示例的方式被包括，不具有任何限制意義。就本發(fā)明來說，本發(fā)明的教導可以在其它應用中實現(xiàn)，并且可以確定實現(xiàn)這些應用所需的部件、材料、結(jié)構(gòu)和設(shè)備，同時保持在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

示例性實施方式

根據(jù)本發(fā)明主題提供的示例性實施例包括但不限于權(quán)利要求和以下實施例：

Al.一種設(shè)備，包括：

第一基板；

與所述第一基板相鄰的加熱元件；和

第二基板，所述第二基板包括硅并且與所述加熱元件相鄰，所述第二基板具有第一側(cè)面和第二側(cè)面，其中，所述第二基板能夠?qū)碜运黾訜嵩臒醾鬟f到與所述第二基板熱接觸的氣相色譜柱。

A2.根據(jù)實施例A1的設(shè)備，其中，所述第二基板包括以下屬性：25℃時的體積熱容量小于25℃時的熱導率大于25℃時的熱導率與熱膨脹系數(shù)之比大于近似機械剛度大于100GPa。

A3.根據(jù)實施例Al或A2的設(shè)備，進一步包括：

殼體，所述殼體被構(gòu)造成接收柱加熱設(shè)備，所述柱加熱設(shè)備包括第一側(cè)面和第二側(cè)面；

與所述第一側(cè)面相鄰的第一熱絕緣層；

與所述第二側(cè)面相鄰的第二熱絕緣層；

布置在所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面內(nèi)的加熱組件；和

致動器，所述致動器連接到所述殼體，并且被構(gòu)造成在加熱過程期間移動所述第一和第二熱絕緣層以分別與所述第一和第二側(cè)面接觸，以及在冷卻過程期間移動所述第一和第二熱絕緣層以分別與所述第一和第二側(cè)面脫離接觸。

A4.根據(jù)實施例A3的設(shè)備，其中，在所述冷卻過程期間，在所述第一和第二熱絕緣層和所述殼體之間形成的通道以及在所述加熱組件和所述第一和第二絕緣層的內(nèi)壁之間形成的通道，被構(gòu)造成允許冷卻流體穿過并降低所述柱加熱設(shè)備的溫度。

A5.根據(jù)實施例A3或A4的設(shè)備，進一步包括連接到所述殼體的一個以上風扇，其中，所述一個以上風扇被構(gòu)造成迫使所述冷卻流體通過所述第一通道。

A6.根據(jù)實施例Al或A2的設(shè)備，進一步包括加熱組件，所述加熱組件包括所述加熱元件，所述加熱元件布置在第一介入層和第二介入層之間。

A7.根據(jù)實施Al或A6的設(shè)備，其中，所述加熱元件布置在第一介入層和第二介入層之間。

A8.根據(jù)任一項先前實施例的設(shè)備，其中，所述加熱組件相對所述第一基板和所述第二基板電氣絕緣。

A9.根據(jù)實施例A1或A6的設(shè)備，其中，所述加熱元件包括箔片加熱器或者金屬絲加熱器。

A10.根據(jù)任一項先前實施例的設(shè)備，其中，所述第一基板包括晶體硅。

Al1.根據(jù)任一項先前實施例的設(shè)備，其中，所述晶體硅包括多晶硅。

A12.根據(jù)任一項先前實施例的設(shè)備，其中，所述第二基板包括晶體硅。

A13.根據(jù)任一項先前實施例的設(shè)備，其中，所述第二基板包括氮化鋁、金剛石、碳化硅、鎢、鉬、鎢合金或者鉬合金，或者這些材料的組合。