[发明专利]用于液滴中的杂质的检测和/或测量的方法和装置

说明书

本发明涉及用于流体中的粒子的检测和/或测量的测量装置(1)，该测量装置包括：流体源(11)，其用于沿着流体流动路径产生流体流(111)；第一激光源(12)，其被定位成用于在流体流动路径的测量空间中发射激光的第一激光束(120)以用于光散射；散射光检测装置(13)，其用于通过检测和测量由粒子以不同角度散射的激光束光来检测所述粒子在流体流动路径中的存在性，其特征在于，该测量装置还包括：第二激光源(14)，其定位成用于在流体流动路径的所述测量空间中发射激光的第二激光束(140)以用于拉曼和荧光激发；拉曼和荧光检测装置(15)，其用于检测在由所述第二激光束(140)激发时由流体发射的拉曼散射信号和由所述粒子发射的荧光信号。

技术领域

本发明涉及用于在中的杂质的检测和/或测量的方法和装置，更特别地，本发明涉及用于雾化水微滴中的有机杂质浓度的在线检测的方法和装置。本发明的所描述的方法和装置旨在用于即时和瞬时地检测水滴的气溶胶中的有机分子或有机分子的混合物的存在性和浓度测量。

背景技术

本发明涉及用于检测和/或表征流体载运的粒子的预防和/或保护装置的领域，所述流体载运的粒子例如为但不限于空气载运的粒子(诸如空气污染物、空气生物和化学污染物和/或空气载运的过敏过原)、水载运的粒子(诸如水污染物、水生物污染和化学污染)等。大气中不同类型气溶胶的浓度持续增长，例如，空气载运的花粉的数量持续增加，已成为越来越重要的公共卫生问题。此外，最近出现了新威胁，如生物恐怖主义，它利用空气载运的生物和化学病原体(如炭疽或芥子气)作为大规模杀伤性武器。因此，市场上非常期望一种可靠的、无操作者的且具有成本效益的流体载运的粒子的检测器，例如气溶胶检测器，其快速且具有高辨别力。需要一种检测器，所述检测器允许实时检测存在于特定流体环境(例如大气、河道、饮用水分配系统等)中的粒子。

各种类的气溶胶粒子(如花粉和孢子)对人类健康有很大影响。根据统计分析，其中一些种类的气溶胶粒子对健康问题负责，如过敏影响大约20％的欧洲人口。

这些粒子的计数和识别仍然大部分是在显微镜下手动完成的。空气载运的粒子的大小从零点几微米到几百微米，这给粒子检测和识别带来了额外的困难。

存在用于检测空气载运的粒子的测量装置和方法，所述测量装置和方法允许基于由单独的粒子散射的光的测量来估计包含在气溶胶中的粒子的大小。这些装置和方法使用指向空气流的光源(激光器、激光二极管、LED等)、以及收集由单独的空气载运的粒子在大角度内散射的光的光电检测器，或在某些情况下为用于独立于来自粒子的不同方向收集散射光的多个检测器或阵列检测器(1D或2D)。所收集的散射光提供了空气载运的粒子的静态表示。单检测器装置仅允许非常有限地确定单个粒子形态，而具有多个检测器或阵列检测器的装置通常允许更精确地确定这些参数。

在对粒子化学进行研究时，非侵入性方法(如光散射)几乎无法提供或根本无法提供对粒子成分的洞察。一些新兴的侵入性(破坏性)方法(如质谱(MS)、激光诱导击穿光谱(LIBS)或原子发射光谱(AES))提供分子(针对MS)和原子(例如针对LIBS和AES)水平的非常良好的即时化学分析。然而，这些方法除了具有侵入性之外，还遭受若干技术问题(有限的粒子大小范围、在污染严重的条件下难以操作、连续监视时间短、成本高、需要专业知识的复杂数据输出等)，从而阻碍了大范围推广和成本降低。

在对水嵌入粒子进行即时分析的情况下，形态几乎不关心与嵌入粒子的性质有关的信息，因为由于水的缘故，所述形态将几乎趋于理想球体。水的存在会影响或干扰MS、LIBS和AES的使用，因为所有这些方法都基于通过强激光发射或火焰使空气载运的粒子蒸发。通过非侵入性方法可以获得最有前途的结果，所述非侵入性方法可以探测化学成分，如激光诱导荧光或拉曼散射。