[发明专利]气溶胶实时监测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气洁净度实时监测设备，可实现空气中尘埃粒子和生物粒子的浓度和粒径进行测量。

背景技术

许多行业，如医药、电子、精密机械、微生物等等，对其厂房、病房内空气洁净度有一个很高的要求，洁净空间的洁净级别通常有2个指标体系，其一为单位体积空气中的颗粒数，其二为单位体积空气中的微生物数量。其中，前一个指标多使用激光尘埃粒子计数器来测量；后一个指标多采用浮游菌采样器等仪器，对空气中的微生物进行采样，然后培养、计数，根据结果最终反推算出单位体积空气中微生物的数量。

对于空气中微生物指标的检测，采样培养法所耗时间和人力较多，尤其在对多个位置进行频繁测量时更是如此。此外，由于采样培养法并不是一种实时性的技术手段，无法实现在线监测式测量，其结果常需要24小时或者更多时间才能获得，这种滞后往往会给生产中的质控等环节带来较大困扰。为解决这一问题，很多新的技术先后涌现，其中最为广泛认可的是激光激发生物荧光探测技术。空气中的微生物（主要是细菌）内部一般含有核黄素、NADH、色氨酸、酪氨酸等荧光基团，在受到特殊波长的激光照射时，会发出特定波长的荧光，通过探测和分析相应荧光信号，可实现单个微生物的在线监测。该技术的代表性倡导者为Jim.Ho（美国专利，专利号5895922，Fluorescent biological particle detection system），其先后使用脉冲激光器和连续输出式半导体激光器作为光源实现了空气中单个微生物的粒径、荧光参数的同步检测，但是其粒径数据基于空气动力学粒径原理推算，必须使用鞘流（sheath flow）进样形式，对待测气流进行约束，此外，必须对激光进行精密调节，以在待测粒子前进方向上形成2束平行光束，这就大大限制了其测量流量，增加了系统复杂度和体积重量。蒋箭平等（美国专利，专利号20070013910A1，Pathogen and particle detector system and method）采用连续输出式半导体激光器作为光源实现了单粒子散射粒径和荧光参数的同步检测，其利用粒子的前向散射光信号实现了粒径的度量，利用椭球面反射镜接收荧光信号实现了单粒子生物性的判别，由于其利用粒子的前向散射光作为测量对象之一，而激光在前向方向上能量较强，必须对光束进行衰减、吸收等精心处理，以消除其对散射光检测带来的影响；此外，在该专利中，由于光学测量与光信号收集的需要，椭球面底部必须开孔并使气流穿过椭球面反射镜的第1焦点，为了实现这一目的，反射镜必须有一定的口径，这就给仪器的小型化带来了一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种具备在线监测能力、携行方便的气溶胶实时监测仪，能够在保证检测准确性的前提下，减小系统复杂度和体积/重量、降低仪器成本。本发明采用的技术方案是：

一种气溶胶实时检测仪，包括：

激光光源组件，用于发出激光光束，并在粒子激发位置产生线形激光光斑；

密封式光电测量室，用于通入待测气流，并形成密闭环境，防止外界环境光和粒子对检测结果产生影响；激光光源组件装配在密封式光电测量室后端的激光入射口并使得激光入射口气密封；在密封式光电测量室内，待测气流与激光光源组件发出的激光光束前进方向光轴相交于线形激光光斑所在的粒子激发位置；

散射光信号反射镜和荧光信号反射镜，以激光光源组件发出的激光光束和待测气流相交所形成之测量点为中心左右对侧放置；散射光信号反射镜和荧光信号反射镜各自的反射面位于密封式光电测量室内；其中，散射光信号反射镜和荧光信号反射镜分别用于收集待测气流中待测粒子受到激光光束照射后产生的散射光和荧光，并分别向对向反射；散射光信号反射镜和荧光信号反射镜各自的中心开孔，分别用于供对向反射而来的荧光和散射光穿过；

散射光信号探测器和荧光信号探测器，分别安装在荧光信号反射镜和散射光信号反射镜中心开孔的后方，分别用于探测穿过反射镜开孔的散射光信号和荧光信号；

消光反射镜，安装在密封式光电测量室前端的激光出射口，并保持激光出射口气密封；消光反射镜用于吸收部分激光，并将剩余激光反射至在消光反射镜一侧设置的光陷阱；

光陷阱，设置在消光反射镜一侧，吸收剩余激光。

进一步地，所述激光光源组件包括制冷片、光源电路板、用于产生激光的激光二极管、激光二极管位置调节架、光源结构固定块、球面镜、带通发射滤光片、镜组固定块、柱面镜、消光管；其中，球面镜、带通发射滤光片、柱面镜和消光管构成整形镜组；