[发明专利]用于对单独流体承载颗粒进行检测和/或形态分析的方法和设备

说明书

一种用于对流体承载颗粒进行检测和/或分析的测量设备，该测量设备包括：用于沿着流体流动路径产生流体流的装置(1，1′)；激光器(2)，该激光器被布置用于在流体流动路径的测量体积中发射激光束(20)；透镜组(3)，该透镜组用于收集由流体流中包含的流体承载颗粒(9)在测量体积中散射的激光(23)；光电检测器(4)，该光电检测器被布置用于检测由透镜组(3)收集的散射激光(23)，其中透镜组(3)配置为在透镜组(3)的焦距(f2)处将散射光(23)聚焦成一条线，所述线横向于流体流在所述测量体积中的流动方向(y)；并且其中光电检测器(4)是用于捕获由透镜组(3)聚焦的激光的多像素检测器，其中所述线型多像素检测器(4)被布置在距离透镜组(3)的焦距(f2)一定距离处并且被定向为其纵向轴线与所述线平行。一种用于对流体承载颗粒进行检测和/或分析的测量方法，包括以下步骤：沿着流体流动路径产生流体流，所述流体流可能包含待检测的流体承载颗粒(9)；在流体流动路径的测量体积中发射激光束(20)；收集由流体流中包含的流体承载颗粒(9)在测量体积中所散射的激光(23)并且在焦距(f2)处将所述散射光聚焦成一条线，所述线垂直于流体流在所述测量体积中的流动方向(y)；利用线型多像素光电检测器(4)捕获所收集并聚焦的散射激光(23)，该线型多像素光电检测器被布置在距离焦距(f2)一定距离处并且被定向为其纵向轴线与所述线平行；在具有由测量方法测量的最小大小的单独流体承载颗粒(9)穿过测量体积的时间期间，多次重复发射、收集和捕获步骤。

技术领域

本发明涉及一种用于对单独流体承载颗粒进行检测和/或形态分析的方法和设备。本发明特别地涉及一种用于通过时间分辨多像素光散射来对单独流体承载颗粒(例如，空气承载颗粒或液体承载颗粒)进行检测和/或形态分析的方法和设备。

背景技术

本发明特别地但不完全地涉及如下领域：危险性流体承载颗粒的检测和/或分析、空气或水污染检测、空气或水的生物污染和/或化学污染检测和/或空气承载过敏原检测。例如，不同类型的气溶胶的浓度在大气中不断增加，而这正成为一个愈加重要的议题。它们对气候变化和空气质量的具体影响仍然还是未知数。此外，近来还出现了诸如采用生物颗粒作为大规模破坏性武器的生物恐怖主义之类的新型安全威胁。因此，市场上极其需要可靠性强、性价比高、检测速度快且辨别能力出色的气溶胶和/或水污染检测器。

特定种类的气溶胶颗粒(如花粉和孢子)对人体健康有相当大的危害。根据统计分析，它们中的一些给约20％的欧洲人口带来了健康威胁，比如让他们患上过敏症。

这些颗粒的计数仍然主要是在显微镜下手动完成。空气承载颗粒的大小范围涵盖了几微米到几百微米，这让颗粒的检测和识别变得更加困难。

现有用于检测空气承载颗粒的测量设备和方法，这些设备和方法允许基于对单独颗粒所散射的光的测量来估计气溶胶中包含的颗粒的大小。这些设备和方法采用了指向空气流的光源(激光器、激光二极管、LED等)，并且还采用了用于在较大角度上收集由单独空气承载颗粒散射的光的光电检测器(或者在某些情况下是多个检测器或阵列检测器(1D或2D))，以便在不同方向上独立地从颗粒收集散射光。所收集的散射光提供了空气承载颗粒的静态表示。单个检测器设备仅能非常受限地确定单个颗粒的形态和表面结构，而具有多个检测器或阵列检测器的设备通常能更精确地确定这些参数。

然而，可从颗粒的静态图片获得的与颗粒形态和表面结构有关的信息是有限的。因此，需要的是用于对流体承载颗粒进行检测和形态分析的测量设备和方法，这些测量设备和方法能够提供关于流体承载颗粒的动力学的信息。

某些测量设备和方法还能通过确定空气承载颗粒在两个测量点之间的飞行时间，来测量单独空气承载颗粒的速度，其中所述两个测量点沿着空气流彼此相距指定距离。

速度测量允许直接估计出空气动力学颗粒大小，进而提供关于颗粒本身的其他信息。然而，这些测量设备和方法需要使用两个光源和两组光电检测器，这极大地增加了其成本。

发明内容