[发明专利]微粒检测设备

说明书

技术领域

这里讨论的实施例涉及一种用于光学地检测空气中漂浮的微粒(microparticle)的微粒检测设备。

背景技术

近年来，已经增加了对大气安全的关注。因此，正在研发公众用来容易地实时监视大气状态的微粒检测技术。

可利用检测通过将光照射到气溶胶相(aerosol-phase)样品所引起的光的散射的方法来检测具有0.1到1μm的尺寸的将被检测的物体(例如，微粒)。

微粒引起的散射在米氏散射范围内。米氏散射范围内的散射光的强度可具有如图1中所示的分布。

如图1中所示，沿与光(实线)照射到微粒所沿的方向基本相同的方向，散射光(虚线)可具有最高的分布。

因此，可沿与照射到微粒的光的前进方向基本相同的方向有效地检测散射光。然而，也可检测到直接从光源发射而不被微粒散射的光(以下，称为直接光)，因此，对散射光的检测可能是不准确的。即，散射光检测的信噪比(SNR)可能很低，从而减小微粒的检测可靠性。

除了与照射到微粒的光的前进方向基本相同的方向以外，还可沿其他方向检测到散射光。然而，当直接光可能减弱时，检测到的散射光的强度也会减小，结果，不会显著提高散射光检测的SNR。

发明内容

本发明的示例性实施例的一方面在于提供一种微粒检测设备，其中，照射到微粒的光的焦点被调节成位于引入单元和光束阻挡单元之间，从而检测来自微粒的杂散光被最大程度地排除的散射光。

本发明的示例性实施例的其他方面将部分地在下面的描述中阐述，部分地将通过描述显而易见，或者可通过实施本发明而了解。

根据本发明的示例性实施例的一方面，一种微粒检测设备包括：发光的光学元件；会聚光学系统，设置在从光学元件发射的光的前进方向中，以会聚光；微粒路径，定位在已经经过会聚光学系统的光的前进方向中，以使微粒路径与光交叉；光束阻挡单元，阻挡已经经过微粒路径的直接光；会聚透镜，设置在光束阻挡单元的后方；检测器，设置在会聚透镜的后方，以检测被微粒散射的光，其中，由发光光学元件和会聚光学系统形成的光的焦点位于微粒路径的后方。

光的焦点可位于微粒路径和光束阻挡单元之间。

在会聚透镜的后方可设置光束阻挡单元的阴影带，检测器可位于阴影带中。

可调节光束阻挡单元的直径，以使阴影带具有预定的尺寸或者更大的尺寸。

微粒路径可位于会聚透镜的前焦面的前面，以使在微粒路径的位置产生的散射光被会聚透镜会聚到阴影带中。

光束阻挡单元可包括：第一阻挡壁，被设置成垂直于光的前进方向，以阻挡一些直接光；第二阻挡壁，从第一阻挡壁突出。

第二阻挡壁可从第一阻挡壁的边缘突出。

第二阻挡壁可与光的前进方向平行地从第一阻挡壁突出。

光束阻挡单元可部分地定位在会聚透镜中。

光束阻挡单元可包括相对于光的前进方向以预定角度倾斜的反射镜，以反射直接光。

根据本发明的另一方面，一种微粒检测设备包括：光学室；引入单元，微粒通过该引入单元引入到光学室中；光源单元，将光照射到被引入的微粒；检测光学系统，用于检测由已被光照射的微粒散射的光；光束阻挡单元，设置在检测光学系统的前面，以阻挡直接光，其中，照射到微粒的光的焦点位于由引入到光学室中的微粒限定的微粒路径与光束阻挡单元之间。

微粒路径可定位在从光源单元发射的光的前进方向上，从而微粒路径与光交叉。

检测光学系统可包括：会聚透镜，用于折射已经经过光束阻挡单元的光，以会聚光；检测器，位于被会聚透镜会聚的散射光的焦点上，以检测散射光。

可在会聚透镜的后方设置光束阻挡单元的阴影带，检测器可位于阴影带中。

可调节光束阻挡单元的直径，以使阴影带具有预定的尺寸或者更大的尺寸。

微粒路径可位于会聚透镜的前焦面的前面，以使在微粒路径的位置产生的散射光可通过会聚透镜会聚到阴影带中。

光束阻挡单元可包括：第一阻挡壁，垂直于光的前进方向而设置，以阻挡一些直接光；第二阻挡壁，从第一阻挡壁突出。

第二阻挡壁可从第一阻挡壁的边缘突出。

第二阻挡壁可与光的前进方向平行地从第一阻挡壁突出。

光束阻挡单元可局部地位于会聚透镜中。

光束阻挡单元可包括相对于光的前进方向以预定角度倾斜的反射镜，以反射直接光。

会聚透镜可包括具有非球面的透镜，所述非球面形成在所述透镜的一侧或者相对的两侧。

会聚透镜可包括用于会聚光的会聚透镜。