[发明专利]气溶胶富集用定量小体积样本PH值检测装置及其设计方法

权利要求书

1.气溶胶富集用定量小体积样本PH值检测装置，包括用于盛装定量小体积气溶胶溶液样本的检测容器，用于输出检测信号的PH计本体，所述PH计本体底端与所述检测容器对接设置，且所述PH计本体的底端固定连接有延伸至所述检测容器内的PH探头，其特征在于：所述检测容器包括圆筒形的容器本体，所述容器本体的侧壁上贯穿安装有进样接头，所述容器本体的底端贯穿安装有出样接头，所述容器本体内同轴设有用于与所述PH计本体装配且容纳所述PH探头的装配槽，所述装配槽对应所述进样接头处设有向外扩展的溶液环腔，所述进样接头与所述溶液环腔连通设置，所述装配槽的底端设有漏斗状的集液底腔，所述集液底腔的底部设有用于装配所述出样接头的排液口，且所述排液口设于所述集液底腔的最低处。

2.如权利要求1所述的气溶胶富集用定量小体积样本PH值检测装置，其特征在于：所述定量小体积气溶胶溶液样本的体积范围为10-25ml。

3.如权利要求2所述的气溶胶富集用定量小体积样本PH值检测装置的设计方法，其特征在于：包括以下步骤，

SP₁、所述PH探头的外径为22mm，即所述装配槽的内径最小为22mm；

所述PH探头的最低端与所述PH计的最低端的距离为25mm，所述PH探头的最高检测点与其最低点的距离为15mm，即所述PH探头的最小检测高度15mm，在此前提下，所述溶液环腔下方的所述装配槽的最小高度为15mm，所述溶液环腔的高度为10mm；

所述进样接头与所述出样接头的外径均为5mm，即所述排液口的内径为5mm；

SP₂、当检测最小的所述定量小体积气溶胶溶液样本时，即检测的所述定量小体积气溶胶溶液样本为10 ml，且以所述溶液环腔与所述集液底腔之间的所述装配槽的容积为基准，设所述溶液环腔与所述集液底腔之间的所述装配槽内的气溶胶溶液高度为L，所述装配槽的直径为D，所测气溶胶溶液的体积为V，则，

V=（D÷2）²×L；

此时则是以所述PH探头的最小检测高度15mm为基准，则L=15mm，且必须保证V≤10ml，才能确保其能够检测定量为10ml小体积样本，而所述PH探头浸入气溶胶溶液中的圆筒状直径是22mm，所述装配槽的直径是D，则必须D＞22mm，在此条件下，所述溶液环腔下方的所述装配槽内可盛装的气溶胶溶液的体积为，

V=（D÷2）²×L≤10，得D≤29.42mm，即D的取值范围是22mm＜D≤29.42mm；

SP₃、设定所述集液底腔的容积为V_A、所述溶液环腔下方的部分所述装配槽的容积为V_B、所述溶液环腔环绕的部分所述装配槽以及所述溶液环腔的容积和为V_C、所述PH探头所占用空间的容积为V_E，所述容器本体所能盛装的气溶胶溶液样本的总容积为V_O，则V_O=V_A+V_B+V_C；

其中，所述集液底腔为圆台装腔体，圆台小半径为R₁，高度为H₁；

所述溶液环腔下方的部分所述装配槽为圆柱形腔体，半径为R₂，高度为H₂；

所述溶液环腔环绕的部分所述装配槽以及所述溶液环腔为圆柱形腔体，半径为R₃，高度为H₃，则，

V_A=1/3πH₁（R₁²＋R₂²＋R₁R₂）；

V_B=πR₂²H₂；

V_C=πR₃²H₃；

由步骤SP₁和步骤SP₂可知，R₁=2.5mm，H₂=15mm，H₃=10mm，且22mm＜D≤29.42mm，取D=26mm，则R₂=13mm；

根据试验获取H₁=3mm；

通过排水法，测得所述PH探头所占用空间的容积为V_E≈5ml，取E=5ml；

检测时，所述容器本体内的所盛装的气溶胶溶液样本容积为V_总，则V_总= V_O-V_E=V_A+V_B+V_C-V_E，即V_总= 1/3πH₁（R₁²＋R₂²＋R₁R₂）＋πR₂²H₂＋πR₃²H₃-5；

SP₄、必须使V_总≥25 ml，才能确保其能够检测定量为25ml小体积样本，即V_总=1/3πH₁（R₁²＋R₂²＋R₁R₂）＋πR₂²H₂＋πR₃²H₃-5≥25 ml；

将步骤SP₁至步骤SP₃中各已知数据代入V_总的计算公司，得R₃≥26.1mm，取整得R₃=30mm，即，

所述集液底腔的小半径为R₁=2.5mm，高度为H₁=3.0mm；

所述溶液环腔的半径为R₂=13mm，高度为H₂=10mm；

所述溶液环腔环绕的部分所述装配槽以及所述溶液环腔为圆柱形腔体，半径为R₃=30mm，高度为H₃=10mm。