[发明专利]粒子表征装置和方法

说明书

提供了一种用于确定粒子特性的装置，其中包含待被分析的粒子的流动路径被生成。光检测系统检测从测量区域接收的已经由粒子散射的光。粒子停留在测量区域中的持续时间被测量以确定有效空气动力学粒子直径，并且所检测到的接收光峰值强度被测量以确定有效光学粒子直径。与粒子的形状和/或密度相关的另外的粒子参数也被获取。除了仅获取粒子大小之外，这种方法还使得使用单级光学分析系统能够获取更多信息。附加信息可以用于更准确地表征粒子。

技术领域

本发明涉及一种用于表征粒子的方法和装置。

背景技术

众所周知，期望监测污染水平，诸如微粒污染物。例如提供低于一定大小的粒子的粒子浓度水平的各种感测设备是已知的。例如，基于光散射的光学粒子感测方法是已知的。

同样有兴趣知道污染物的粒子大小或者粒子大小分布，例如以标识污染物并且因此标识污染的起因或者源。

各种粒子大小测量技术是已知的。这些技术的目的是测量粒子等效直径，并且这种等效直径存在不同的定义。例如，粒子有效光学直径(d_op)是从米氏(Mie)光散射测量技术报告的等效直径。粒子有效空气动力学直径(d_ae)是具有标准密度的球形粒子的等效直径，该球形粒子以与感兴趣的粒子相同的终端速度沉降。

两种直径之间存在差异，这是由粒子的形状(例如，球形对非球形)和密度(与1g/cm³的标准密度相比)造成的。

除了简单的等效直径之外，还有兴趣获取关于粒子特性的附加信息。例如，对在科学应用场景中测量亚微米粒子形状因数和密度已经做出了很大的努力。通常，两种或更多种等效粒子直径是通过沿气流串联连接的对应的测量技术而测量的。这些笨重的仪器通常需要很大的空间来设立并且它们需要熟练的操作人员。

Eben S.Cross等人于2007年3月5日在Aerosol Science and Technology(气溶胶科学与技术)第41卷第4节第343至359页发表的文章“Laboratory and Ambient ParticleDensity Determinations using Light Scattering in Conjunction with AerosolMass Spectrometry”公开了一种具有光学级的质谱仪，该光学级用于从飞行时间测量确定真空空气动力学直径并且从散射光强度测量确定粒子光学直径。

US 2009/09249公开了一种用于估计大小分离的气溶胶质量浓度的系统。当粒子穿过询问电波束时，它将散射光强度测量和飞行时间测量组合。

仍然需要一种能够获取比简单的直径测量更多的关于粒子的信息但具有低成本和紧凑布置的分析系统。

发明内容

本发明由权利要求定义。

根据按照本发明的一个方面的示例，提供了一种用于确定粒子特性的装置，该装置包括：

流动系统，该流动系统用于生成在入口与出口之间的流动路径，包含待被分析的粒子的加速流沿着该流动路径被提供；

光源，该光源用于将光提供给流动路径，其中光的包络限定测量区域，该测量区域具有大于1cm的长度；

光检测器，该光检测器用于检测从测量区域接收的已经由粒子散射的光；以及

控制器，该控制器用于分析所检测到的接收光，

其中控制器适于：

确定粒子停留在测量区域中的持续时间，并且从而确定有效空气动力学粒子直径；

确定所检测到的接收光峰值强度，并且从而确定有效光学粒子直径；

确定与粒子的形状和/或密度相关的另外的粒子参数。